基于空间矢量的有源电力滤波器预测电压控制策略

从矢量的角度出发,将三相电网电压与电流矢量在旋转坐标系下进行投影变换,实现了谐波与无功电流的同时提取。进一步提出一种具有无差拍控制特性的有源电力滤波器空间矢量控制策略,实现了有源电力滤波器的预测控制和谐波与无功电流的精确补偿。利用MATLAB对所提出的控制策略进行仿真验证,并研制了5 kVA实验样机进行了实验研究。仿真与实验结果验证了此方法的正确性与有效性。     

光伏并网与有源滤波统一控制系统的研究

提出一种将光伏并网与有源滤波统一控制的新型控制策略。以分布式小容量并网逆变器为研究对象,基于瞬时无功功率理论进行谐波和无功电流检测,采用SPWM电流矢量控制技术,在MATLANB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够在保证系统以最大功率并网的同时,充分利用逆变器容量,实现负载总谐波、特定次谐波和无功电流的最佳补偿,从而提高设备利用率,改善电网电能质量。     

具有无功和谐波补偿功能的并网逆变器设计

以正弦电流方式向电网传送有功电能的并网逆变器控制简单,但不能改善和控制电网中的电能质量.文中根据瞬时无功理论和谐波分解提取方法,提出了一种新型的并网逆变器:除了传送有功电能以外,还能够根据电网中的电能质量情况向电网注入相应的无功和谐波,以进行补偿和抑制.分别给出了工作于传送有功模式、无功补偿模式和谐波抑制模式下的相关信号提取及其控制方案,并进行了详细的仿真研究,仿真结果验证了所提出方案的正确性.     

三相电力有源滤波器(APF)控制策略的研究

日益严重的电网谐波污染,严重影响电气设备的正常工作,为了消除电网中谐波污染和减少无功的损耗,提出了一种基于PWM控制技术,采用电压型逆变器,向电网中注入补偿电流的控制策略,该策略可在电网电压畸变情况下对电网中滤波电流进行连续动态补偿,实验中利用Matlab/Simulink建立了逆变系统仿真模型,并进行仿真研究,理论和仿真实验都证明采用该控制策略可使有源电力滤波器实现更精确的控制和更理想的补偿效果。     

融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略

为了提高电网的电能质量以及光伏并网逆变器的利用率,提出了一种融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略。该策略采用法检测谐波和无功电流分量,并通过PR控制器实现交流信号无静差调节。仿真结果表明,融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略能根据电网需求,实时补偿电网中的谐波与无功电流,提高了电网的电能质量,节约了投资成本。     

融合电能质量控制的光伏逆变技术研究

现有光伏并网发电系统受太阳光照强度、时长的影响,实际有效利用率不高,为此提出一种将光伏并网与有源滤波相结合的新型统一控制策略。分析了光伏并网与有源滤波统一控制的原理,推导了谐波和无功电流的偏差量的计算方法。控制策略以优先消除偏离电能指标的控制思想,根据无功和谐波电流的偏离量,动态调节其补偿比例。在Simulink中搭建了系统模型,并进行了仿真验证。仿真结果表明该控制策略能根据电网需求,实时地实现光伏并网发电、谐波抑制和无功补偿。     

STATCOM电能质量综合治理方案及仿真分析

随着非线性负载在电网中的日益增多,为电网注入了大量的谐波电流,如何解决谐波污染问题成为了一个紧要的课题。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能够同时实现无功补偿与治理电流谐波,且运用广泛,技术成熟,是一种切实适用的电能质量综合治理方案。分析了STATCOM进行无功补偿以及谐波电流补偿的原理及控制策略,并就电网向非线性负荷供电问题建立模型,运用PSCAD进行仿真。仿真结果表明,STATCOM能够良好的补偿无功与谐波电流,能够对电能质量进行综合治理。     

APF与TSC混合补偿装置控制策略设计

针对低压配电网谐波污染以及无功功率失衡的问题,依据瞬时功率理论,设计了一种由并联型有源电力滤波器(APF)和晶闸管投切电容器(TSC)组成的动态无功与谐波混合补偿装置(TAPF)。建立了TAPF的通用数学模型,从定性和定量的角度给出了TAPF在电流源型非线性负载下采用传统控制策略的谐波消除机理。同时提出了一种既能完全补偿网侧谐波电流又能完全消除电网阻抗和TSC之间可能发生的谐振的双电流控制策略。并仿真分析了电网参数波动对传统控制策略和双电流控制策略的性能影响。仿真结果表明,在不同谐波次数和谐波补偿系数情况下,双电流控制策略比传统控制策略受电网参数波动的影响更小。因此双电流控制策略比传统控制策略更适合TAPF补偿电流源型非线性负载的谐波。     

基于级联有源滤波器与静止无功补偿器的综合补偿控制方案

级联多电平有源滤波器(CS-APF)与静止无功补偿器(SVC)同时运行存在稳定性及无功补偿控制优化等问题。文中提出一种统一控制策略,结合SVC和CS-APF的功能特点,使SVC对负载正序无功分量及负序分量的补偿进行前馈控制和电网电纳(不包含CS-APF分量)反馈控制;CS-APF对晶闸管相控电抗器(TCR)与电网负载谐波的补偿进行前馈控制,并去除SVC中固定电容分量,进行电网电流反馈控制,同时对SVC无功补偿进行二次优化补偿。另外,提出一种TCR谐波电流预计算方法,根据TCR触发角当前值与电网电压锁相环相位,构建TCR谐波电流,实现对TCR谐波的预计算。仿真和实验研究表明,在该综合控制方案下,SVC与CS-APF控制不存在闭环,系统稳定性高,TCR谐波补偿无滞后,无功补偿响应较快,补偿能力强。     

一种单相电路谐波及无功电流实时检测方法

为减小谐波对电网的污染和补偿无功功率提高功率因数,针对单相电流,在基于瞬时无功功率理论的基础上,详细研究了对基波有功电流、无功电流和谐波电流的提取方法,并在此基础上提出了一种检测任意高次谐波的方法,该方法控制简单、容易实现。仿真和实验研究都证实了该方法的有效性和可行性。     

有源电力滤波器自适应电网电流滞环控制

简要介绍了基于有功能量平衡原理的控制方法,将自适应电网电流滞环控制方法应用于三相四线制有源电力滤波器。该方法主要根据电网电压、有源电力滤波器接入点电压和电网电流的微分改变滞环电流宽度,从而实现开关频率的稳定;通过改变补偿电流的波形实现电网电流的正弦化,且在负载变化时,电网电流能实现动态稳定。该方法的特点是不需要传统的谐波电流检测,可实现数字化控制。使用Matlab仿真,其结果证明了该方法对三相四线制有源电力滤波器进行定频控制是可行的。     

基于非线性微分跟踪器的无差拍控制在APF中的应用

文中将无差拍控制和非线性微分跟踪器相结合,利用两者的优势,提出一种基于APF无差拍控制器中引入非线性微分跟踪器,用以补偿负载电流变化扰动APF控制器的影响,从而避免过于复杂的谐波电流提取算法。该算法与传统的APF谐波提取算法不同,可以有效地降低电网电流的THD。仿真和实验结果都证明了所提控制算法方法的可行性。     

Direct Lyapunov control (DLC) technique for distributed generation (DG) technology

In this paper, a control model based on direct Lyapunov control theory is proposed for integration of distributed generation (DG) sources into the power grid. As a first step, the proposed model will be elaborated in steady state, and then proper switching state functions will be defined for control of interfacing system between the DG sources and power grid. By setting appropriate compensation current references in the control loop of the proposed model, the active, reactive, and harmonic current components of loads will be compensated with a fast dynamic response, thereby achieving sinusoidal grid currents in phase with load voltages, while required power from grid-connected load is more than the maximum injected power from the DG sources to the grid. Using simulation, the effectiveness of the proposed control scheme is demonstrated under steady-state and dynamic operating conditions. The demonstration shows that the proposed control model aims to: (1) uphold a unity value for the power factor of the grid by injection of reactive power; and (2) reducing the harmonic current distortion of the grid current by injection of harmonic current components of loads, under continuous injection of maximum available active power from the DG source to the power grid.     

二次型最优控制算法优化的电能质量控制

因光伏并网电能质量控制中存在孤岛效应，导致电能控制效果较差，提出结合VPI控制策略与二次型最优控制算法，检测光伏并网中的孤岛效应，以提高综合电能质量的控制效果。跟据VPI控制策略采用VPI电流控制器补偿控制电流高次数奇次谐波相位，基于相位补偿结果利用二次型最优控制算法检测光伏并网孤岛效应，将系统跟踪误差与控制输入加权二次型作为性能指标，使系统性能指标函数最小，得到最优控制规律，从而完成电能质量最优控制。仿真结果表明，光伏并网处于感性负载和容性负载时，最优控制系数均低于239.15，能够准确检测出孤岛效应，且该方法可有效减小谐波，实现了光伏并网的综合电能质量最优控制。     

Grid synchronization and control of distributed generation unit with flexible load compensation capabilities using multi-output LMS-filter

This paper deals with grid synchronization and control of single-phase voltage source inverter in distributed generation (DG) systems using a multi-output adaptive filter. Besides the active power injection, the proposed control enables the inverter to compensate load harmonic and reactive currents based on the capacity of inverter. The currents to be compensated are obtained using a multi-output adaptive filter structure that operates on the principle of variable step size (VSS) least mean squares (LMS) algorithm. The main objective of VSS-LMS filter is to decompose the load current into harmonic and reactive current components and compute their RMS values. The currents extracted by the VSS-LMS filter are used in developing a flexible compensation based on load compensation factors. The load compensation factors are calculated based on the remaining capacity of the inverter and priority. Harmonic currents compensation is given first priority over the reactive currents. In addition to harmonic currents detection, the same VSS-LMS filter is used in developing a phase locked loop unit for synchronizing the inverter with fundamental point of common coupling (PCC) voltage. Synchronizing the DG inverter with fundamental PCC voltage would make the proposed control algorithm insensitive to grid voltage harmonics and frequency fluctuations. The feasibility and the efficacy of the proposed control algorithm are demonstrated using hardware-in-the-loop (HIL) based experiments.     

谐振阻抗混合型有源电力滤波器的建模与补偿特性分析

针对谐振阻抗混合型有源电力滤波器的结构特点,建立了谐振阻抗混合型有源电力滤波器的数学模型。在该数学模型基础上,分析了基于检测电网侧谐波电流和负载侧谐波电流的复合控制策略下电流放大倍数变化、电网阻抗变化、无源滤波器失谐和基波串联谐振电路失谐对有源电力滤波器滤波特性的影响。仿真结果表明,该混合型有源电力滤波器具有良好的滤波特性,所得结果可为实际应用提供有效的参考。     

基于瞬时电压矢量定向的有源电力滤波器补偿电流检测

结合电力系统无功补偿与谐波治理的基本原则,对基于瞬时无功功率理论的传统谐波电流检测方法在有源电力滤波器中的应用进行了简要分析,进而提出了以电网电压为参考基准,以实现各种非线性负载及阻感、阻容性负载向纯电阻性负载转换为目的的负载电流波形和相位治理原则,并详细阐述了基于瞬时电压矢量定向的补偿电流检测方法。该方法克服了传统方法在电网电压畸变时补偿后电流不能跟随电网电压波形的不足,避免了有源电力滤波器补偿电流过大及畸变无功功率倒送电网现象的出现,同时该方法具有频率自动跟踪、相序自适应等特点。最后,通过仿真和样机试验验证了该补偿电流检测方法的优越性。     

基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法*

针对电网直流分量和高次谐波对谐波电流检测精度的影响,提出了一种基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法。该算法在传统ip-iq法的结构上加入了改进型SOGI滤波环节,有效滤除了输入信号中的直流分量同时还抑制了高次谐波,改进型SOGI的锁相环在电网电压含高次谐波和直流分量的情况下能提供稳定的电网电压频率,从而能够更准确检测出谐波电流。仿真算例对比分析了传统ip-iq法和基于一般SOGI的ip-iq法,验证了文中提出的谐波检测方法在电网含直流分量和高次谐波时的有效性和可靠性。     

基于矢量解耦与预测电流控制相结合的APF的研究

由于基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测算法在非理想电网电压下不能准确地检测无功电流,介绍一种解耦控制与预测谐波电流控制相结合的控制算法。为克服解耦控制回路和预测谐波电流回路受电感参数变化的影响,提出一种基于合成矢量的无电感参数的解耦控制器,对解耦控制和预测控制回路进行改进,引入参数可自动调节的PI控制器,使控制回路适应电感参数的变化,增强控制系统的抗干扰性。最后,在Matlab/Simulink环境下,对其分别进行了仿真分析并进行比较,证明了改进之后控制算法的正确性与可行性。     

一种用于谐波检测的改进虚拟磁链定向方法

针对传统基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测算法对网侧电压畸变应变能力弱的缺点,提出一种基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链观测的定向方法,并将其应用于ip-iq谐波检测算法。该方法采用虚拟电网磁链作为锁相环的改进环节,利用复合三阶广义积分器和正负序分量计算模块来实现正序磁链的提取;在准确锁定电网相位角和频率的基础上,消除了传统ip-iq谐波检测算法由于电网电压不对称,波形畸变和直流偏移分量的注入等原因造成的检测误差。仿真和实验表明,改进后的方法基本不受网侧恶劣工况的影响,应用于谐波检测得到的基波电流基本不存在畸变,且能够实时跟踪频率变化,证明了本文提出的基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链定向方法的有效性。