基于CDSC的三电平APF电流预测控制

针对三电平有源电力滤波器(APF),提出一种基于级联延时信号消除(CDSC)法的柔化模型预测控制方案,进行谐波补偿。构造CDSC模块提取指令电流信号,对指令信号进行柔化处理后,通过电流预测模型进行预测输出,结合反馈校正和滚动优化,使APF的电流跟踪过程快速且精确,大大降低了网侧电流的谐波含量;直流侧电压控制采用简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,简化了算法并有较高的动态性能。通过dSPACE实时仿真系统的对比实验验证,相比传统方法,所提控制方案对谐波的检测和补偿更加精准,保证了三电平APF直流侧电容电压的稳定和中点电位快速平衡,动态性能和稳定性有较大提升。     

三电平有源电力滤波器谐波电流及中点电位平衡控制EI北大核心CSCD

针对三电平有源电力滤波器,在建立其小信号数学模型的基础上,提出一种考虑输出补偿电流的改进型预测电流跟踪控制策略。同时,为控制三电平直流侧中点电位不平衡,提出一种基于平衡因子的中点电位平衡控制策略。为验证所提控制策略的正确性,搭建了三电平有源电力滤波器实验平台,实验结果验证了改进型预测电流和中点电位平衡控制策略的有效性与可行性。     

三电平有源电力滤波器谐波电流及中点电位平衡控制

针对三电平有源电力滤波器,在建立其小信号数学模型的基础上,提出一种考虑输出补偿电流的改进型预测电流跟踪控制策略。同时,为控制三电平直流侧中点电位不平衡,提出一种基于平衡因子的中点电位平衡控制策略。为验证所提控制策略的正确性,搭建了三电平有源电力滤波器实验平台,实验结果验证了改进型预测电流和中点电位平衡控制策略的有效性与可行性。     

有源电力滤波器直流侧自适应平衡控制

针对实际电网电压波动导致有源电力滤波器系统不能进行谐波有效补偿的问题,提出一种有源电力滤波器直流侧自适应平衡控制策略。通过下垂控制器使有源电力滤波器直流侧电压能够自适应电网电压波动,使有源电力滤波器直流侧电压始终维持在一个合理的水平上;通过IP控制器对直流侧母线电压的进行快速调节。最后在MATLAB/SIMULINK中建立了仿真模型,验证了所提算法的正确性和可行性。     

逆变器直流侧谐波分析与有源补偿

电解电容是现代电力电子系统中用量多，体积大，可靠性差，寿命短的最薄弱环节。提出用并联有源电力滤波器代替电解电容作为谐波发生器，加在逆变器直流侧，抵消逆变器产生的谐波，实现电解电容的硅解。采用开关函数分析了电压源SPWM逆变器在非平衡负载情况下直流侧输入电流的谐波成分。应用模糊逻辑控制和滞环控制实现电流型有源滤波器的控制，使有源滤波器输出补偿谐波电流，同时使有源滤波器直流侧滤波电感电流保持恒定。系统实现DSP全数字化控制，提高了系统的可靠性和可维护性。仿真和实验结果表明控制方案正确、可行，补偿效果良好。     

自消除中点电位波动的NPC三电平并联有源滤波器

并联有源电力滤波器是电网中谐波治理的一个重要组成部分。二极管箝位式(NPC)三电平并联有源电力滤波器适用于大功率,高电压场合的电流谐波补偿。为了解决传统的NPC三电平并联有源电力滤波器结构中,中点电位波动的问题,提出了一种自消除中点电位波动的NPC三电平并联有源滤波器结构,即在直流侧中点和三相桥臂中点之间串入一个可控电压源,通过控制可控电压源的输出电压的大小,对中点电位的波动进行实时的补偿。仿真的结果证实了提出的新型的并联有源滤波器结构能够有效的消除中点电位波动,且系统的动态性能良好,具有较高的实用价值。     

三电平APF直流侧电容电压控制研究

为了提高三电平有源电力滤波器(APF)的动态补偿性能,针对影响APF补偿性能的直流侧电压平衡问题,提出一种基于零序电压注入的直流侧中点电位平衡控制方法,建立了该方法的控制模型,揭示了控制输入的零序电压分量作为一个控制自由度对中点电位的影响.分析了中点电压不平衡的根本原因,并给出一种基于符号滞后判断的中点电位平衡控制算法...     

三相直流侧APF补偿性能的频域研究

三相不可控整流桥装置产生的电流谐波具有谐波含量大,谐波频谱分布宽的特点.直流侧有源电力滤波器是针对不可控整流桥装置提出的谐波治理方案.从频域角度分析直流侧有源电力滤波器电流环带宽与谐波补偿性能的关系,得到不同带宽所对应的补偿后电流THD理论数据,从而对三相直流侧有源电力滤波器的补偿性能进行定量的研究.通过该频域分析方法,将三相直流侧有源电力滤波器与传统交流侧有源电力滤波器进行对比分析.分析表明,在三相不可控整流桥带大电感负载情况下,当电流环带宽取1kHz时,直流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为0.41%,交流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为9.63%.采用平均电流控制策略,完成三相直流侧有源电力滤波器的设计.实验测试结果验证当电流环带宽取1kHz时,三相直流侧有源电力滤波器实现整流桥负载谐波电流的有效补偿.     

三相有源电力滤波器滑模解耦控制方法研究

针对电网中存在的大量谐波给电网和其他设备造成危害的问题,根据直流侧电压的变化远小于电流的变化的特点,把直流侧电压作为常量,将模型化简为只有电流作为状态变量,采用渐近率的方法设计滑模函数,得到解耦的有源电力滤波器滑模控制模型,并从理论上证明其稳定.考虑到直流侧电压的波动主要来源于有源电力滤波器与电网的能量交换,以直流侧电压偏差及偏差变化率作为输入条件,采用PI调节器来控制直流侧电压,输出基波有功分量,来补偿解耦有源电力滤波器滑模控制模型输出的补偿电流量.实验结果表明,本方法不仅能够保证系统稳定,而且在负载发生突然变化时保证控制方法的鲁棒性.     

滑窗迭代DFT法APF直流侧稳压控制研究

有源电力滤波器(APF)是抑制电网谐波的新型方法,其补偿性能主要取决于谐波检测环节和控制环节,同时直流侧稳压控制是APF正常工作的前提。引入滑窗迭代DFT谐波电流检测方法;提出一种稳压电流各相均分的直流电压控制策略;从功率平衡的角度分析了电压环PI调节器参数设计方法。建立仿真模型及设计实验样机,仿真和实验均验证了滑窗迭代DFT法谐波检测的快速性和精确性,以及所提直流侧稳压控制策略的正确性。     

三电平逆变器中性点电压精确调节的简化算法

为解决三电平逆变器中性点电压平衡问题,文中详细分析三电平逆变器空间矢量调制的基本原理,探讨影响其中性点电压平衡的主要因素,提出一种能够精确调节中性点电压的简化算法。该方法给出参考矢量所在区域的判断规则,采用首发矢量始终为距离参考电压矢量最近的正小矢量的七段式脉冲发送顺序,最后推导出用于精确调节中性点电压的小矢量冗余开关状态分配因子的定量计算公式。仿真结果验证该控制方法是有效可行的。     

基于简化三电平算法的有源电力滤波器研究

建立了三相三线制三电平有源电力滤波器（APF）的主回路拓扑和数学模型,分析了简化的三电平空间矢量控制算法和电容中点电位控制方法,对所采用的算法进行了实验验证,实验结果证明,简化的三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法在有源电力滤波器中应用,可以获得良好的谐波补偿效果,而且易于数字化的硬件实现,具有良好的应用前景。     

Discrete space vector modulation and optimized switching sequence model predictive control for three-level voltage source inverters

This paper proposes a discrete space vector modulation and optimized switching sequence model predictive controller for three-level neutral-point-clamped inverters in grid-connected applications. The proposed strategy is based on cascaded model predictive control (MPC) for controlling the grid current while maintaining the capacitor voltage balanced without weighting factor. To enhance the closed-loop performance, the external MPC evaluates 19 basic and 138 virtual vectors (VV) of the proposed space vector method. The optimal control voltage is then selected using an extended deadbeat method to reduce the execution time of the proposed control algorithm. By using the discrete space vector modulation principle, the VV are synthesized based on switching sequence (SS) and are divided into negative and positive SSs considering their impact on the neutral point (NP) potential. The inner MPC evaluates both types of SSs and selects the one that keeps the capacitor voltage balanced. Various controllers are evaluated and compared against the proposed control strategy. The results show that the proposed strategy improves performance without weighting factor, while maintaining a total harmonic distortion of current to be less than 2%. Compared to the modulated MPC which provides the same fxed switching frequency, the proposed controller reduces the computational burden by over 50% while also providing better NP voltage balance accuracy     

三电平双向直流变换器的模型预测电压控制研究

三电平双向直流变换器以其传输效率高和输出波形畸变率小等优点在储能系统等低压大电流场合得到了广泛应用.但由于其输出电平数量的增多,调制复杂度增加,可能在应用中出现中点不平衡问题.针对以上问题,提出模型预测电压控制MPC(model predictive control)方法,实施直流母线电压和输出侧分压电容均压的多目标优...     

三相四开关有源电力滤波器的容错控制技术

设计了基于dq电流谐波检测法、电流矢量轨迹斜率故障诊断法以及模糊自适应PR控制的容错型有源电力滤波器,并提出了利用电压差值前馈补偿方法消除直流母线中点电位偏移。搭建了容错型三相四开关有源电力滤波器的整体模型和实验平台,研究其在故障发生前、故障发生后以故障状态运行与故障发生后以拓扑重构状态运行时对谐波的补偿性能。结果表明,所设计的容错型有源电力滤波器在故障前与故障后拓扑重构运行时均有良好的谐波补偿效果。     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

中点电位平衡的三电平逆变器SVPWM简化算法及其实现

对中点钳位式三电平逆变器空间矢量调制算法和中点电位平衡控制方法进行研究,所介绍的三电平参考电压分解的空间矢量调制简化算法可避免传统开关时间的繁琐计算。中点电位的不平衡是中点钳位式三电平逆变器的一个固有问题,从矢量调制的角度分析了中点电位波动的本质和规律,并提出了一种基于简化调制算法的中点电位平衡控制方法,该方法通过调整平衡控制因子可较精确地控制中点电位的平衡。仿真分析和实验结果验证了简化算法的可行性和平衡控制的有效性。     

适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

模型预测控制(model predictive control,MPC)已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平储能变流器的每个开关周期内,其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半,该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此,提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下,采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量,充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性,分析结果表明,所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。     

基于简化三电平SVPWM算法的整流器研究

在d,q坐标系下建立了基于开关函数的三电平中点箝位电压型整流器高频数学模型,在此基础上,采用电压外环和电流内环的双闭环控制实现了三电平整流器的高性能特性。采用简化的三电平SVPWM算法实现了脉宽调制,通过改变时间控制因子的大小解决了三电平整流器所固有的直流侧中点电压平衡问题,简化了中点电压平衡控制策略。通过Matlab7.1下的仿真平台和以DSPF2812为主控制器的实验平台验证了该控制系统的优越性能。     

基于三电平SVPWM的谐波控制算法的研究

针对有源电力滤波器(APF)谐波控制算法存在的问题,提出了一种基于三电平电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的谐波控制算法。该控制算法的功率开关频率低,输出谐波电压含量少,抗电磁干扰能力强,实时效果好。对该控制算法进行了Matlab仿真研究,通过实验成功地在APF中验证了其正确性,实验结果表明该控制算法具有谐波电压含量少,电压利用率高,补偿性能好等优点,同时证明了该控制算法的有效性和可行性。