云贵互联工程高坡换流站直流滤波器改造研究

直流滤波器是抑制HVDC直流侧谐波最典型、最有效、应用最广的设施.云贵互联工程改建后原系统直流侧谐波、系统参数等将发生变化,其中高坡换流站直流滤波器的变化和影响最显著.根据云贵互联工程运行工况和相关设备定值提出高坡换流站直流滤波器改造方案,并基于阻抗频率特性和等效干扰电流对直流滤波器性能进行分析,综合技术、经济因素探索HVDC两端改三端工程直流滤波器最优改造方式.     

特高压直流输电系统不同直流滤波器下等效干扰电流的仿真计算

高压直流输电工程中,常以等效干扰电流作为限制直流谐波水平的标准,研究不同工况条件下的等效干扰电流的仿真计算尤为重要。本文介绍了等效干扰电流的概念,提出了特高压直流输电系统的等效干扰电流计算方法,通过对不同的直流滤波器的方式下等效干扰电流的仿真计算,得到了不同直流滤波器的滤波效果。研究结果为高压直流输电系统选择直流滤波器提供了理论计算依据。     

有源直流滤波器

电力公司对于限制高压直流输电对电话线的干扰,有越来越严格的要求。采用有源直流滤波器,就是为了既能满足这个要求,又不给高压直流换流站增加过多的费用.介绍了安装在康梯—斯堪(瑞典—丹麦)高压直流连络线系统中的有源直流滤波器。该有源直流滤波器接在林桐(Lindome)换流站中现有的无源直流滤波器的接地端.它由谐波电流光电测量单元、控制系统、保护和监视系统、脉宽调制功率放大器、高频变压器、冲击避雷器和耦合设备等部分组成.有源直流滤波器的体积小,占地面积也小,它减小谐波干扰的性能却非常之好.如果采用无源滤波器,要达到与之相同的效果,将需要多用十几倍的高压设备.     

基于系统辨识的HVDC直流有源滤波器重复控制方法研究

分析了已有HVDC直流有源滤波器控制方法的优缺点,并在交流有源滤波器重复控制方法的基础上,将基于系统辨识的重复控制方法应用于HVDC直流有源滤波器。根据重复控制和系统辨识原理,结合Matlab/Simulink仿真结果对控制器结构进行优化,有效提高了系统控制性能。对比分析了不同控制对象扰动水平对辨识精度、控制器参数设置以及系统性能的影响,表明基于系统辨识的重复控制是HVDC直流有源滤波器抑制直流侧谐波电流的有效控制方法。     

±1100kV直流输电工程直流滤波器方案研究

文中分析了±1 100 kV特高压直流输电工程换流器在直流侧产生的谐波的特点,根据现有的工程参数计算出了换流器在直流侧产生的谐波电压,并将计算结果与±800 kV高压直流输电工程做了比较。文中以规划的±1 100 kV特高压直流输电工程为例,对换流器在直流极线和地极引线上产生的等效干扰电流进行了计算。通过对多种直流滤波器配置方案的滤波性能进行试算,最终给出了推荐的直流滤波器配置方案,该方案满足滤波性能限制要求并且造价较低。文中同时计算出了该配置方案下直流极线和地极引线上的最大等效干扰电流:双极2 728 mA,单极5 882 mA。文中的研究结果对最终确定实际工程直流滤波器方案具有一定的参考作用。     

基于CMAC和PID的HVDC系统直流有源滤波器的复合控制研究

高压直流系统直流侧有源滤波器的控制器设计直接影响其谐波抑制效果.而常规的有源滤波器的控制器难以实现复杂动态环境下的非线性实时控制.因此,提出了一种新的控制策略--小脑模型神经网络(Cerebella Model Articulation Controller,CMAC)和PID的复合控制策略.该控制策略能够实现对被控对象的逆动态模型,同时保证系统能有效地抑制扰动,具有足够的稳定性.Simulink仿真结果证实了文章所提出的控制策略是可行的.     

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.     

±800 kV特高压直流输电工程直流滤波器设计研究

介绍了直流输电工程采用的直流滤波器的类型与构成,分析了±800 kV特高压直流输电工程换流器在直流侧产生的谐波的特点,并与±500 kV高压直流输电工程做了比较。以实际的±800 kV特高压直流输电工程为例,对换流器在直流线路上产生的等效谐波干扰电流进行了计算,对不同直流滤波器设置方案下的滤波效果进行了比较,并以计算结果为依据提出了较为合理的±800 kV特高压直流输电工程直流滤波器设置方案,为最终确定实际工程直流滤波器方案具有一定的参考作用。     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

单独注入式混合型有源电力滤波器复合控制策略的研究

本文建立了单独注入式混合型有源电力滤波器的电气模型。根据此模型综合比较了混合型有源电力滤波器的两种常用控制策略,提出了一种基于检测电网谐波电压与谐波电流的混合有源电力滤波器复合控制方案,并对其补偿性能和抑制电网频率和系统阻抗变化的影响进行了分析。为了实现系统的无差控制,提出了基于递推积分的PI算法,并且由模糊推理在线整定比例系数和积分系数,该算法能有效地提高系统的动态和稳态性能。仿真和实验结果表明采用这种复合控制的注入式混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。     

基于CMAC和PID的HVDC系统直流有源滤波器的复合控制研究

高压直流系统直流侧有源滤波器的控制器设计直接影响其谐波抑制效果而常规的有源滤波器的控制器难以实现复杂动态环境下的非线性实时控制。因此,提出了一种新的控制策略——小脑模型神经网络(Cerebella Model Articulation Controller,CMAC)和PID的复合控制策略。该控制策略能够实现时被控对象的逆动态模型,同时保证系统能有效地抑制扰动,具有足够的稳定性。Simulink仿真结果证实了文章所提出的控制策略是可行的。     

一种基波串联谐振式混合型有源滤波器

提出一种基波串联谐振式混合型有源滤波器,利用大容量无源滤波器实现谐波抑制和无功补偿;采用有源滤波器改善系统滤波效果并阻尼无源滤波器与系统阻抗之间的串、并联谐振。在介绍该混合型有源滤波器的拓扑结构和主要特点的基础上,分析基于检测电网电流控制策略时的工作原理;研究谐波参考信号的产生及其跟踪控制算法;讨论基于DSP的数字化控制器实现问题。相关实验结果及工程应用效果均证明该基波串联谐振式混合型有源滤波器对于同时进行谐波抑制和无功补偿的可行性。     

一种串联混合有源电力滤波器的新型控制方法

采用传统检测电网谐波电流的控制方式时,串联混合有源电力滤波器的谐波补偿性能与系统稳定性之间存在矛盾。文中在传统控制方式基础上增加了一个比例微分环节,能同时提高系统稳定性和谐波补偿性能,并更好地阻尼电网阻抗和并联无源滤波器之间可能产生的谐振。仿真和实验结果证明了所提出的方法的正确性。     

分次补偿方式的并联型混合电力滤波器研制

介绍了由有源电力滤波器和无源滤波器并联构成混合滤波系统的工作原理，分析了有源和无源滤波器并联补偿谐波时谐波电流分配的问题，提出采用分次补偿的控制策略，并对系统控制策略的软件方法和控制电路的硬件实现进行了阐述。在此基础上研制了一台250kVA／380V并联混合型电力滤波器装置。该装置已应用于治理中频炉负载的工业现场。仿真和现场应用结果表明，采用该控制方法，可以在保证良好的补偿特性的同时，有效减少有源滤波器部分的容量，从而降低了整个装置的成本，更加适用于治理中大容量谐波负载的场合。     

并联型直流有源电力滤波器的控制系统设计

并联型直流有源电力滤波器可以有效抑制高压直流输电线路谐波,但该滤波器对其控制系统的性能要求也较高。文中采用输电电流高增益反馈控制方法作为控制策略,并依此方法确定了各项设计参数。同时,针对该控制方法的要求基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)设计了一套控制器装置。该装置通过锁相环实现了同步采样和控制。该方法既提高了谐波检测准确度,又能使数字滤波处理的通带频率自动跟踪系统频率变化。该装置实现了一种具有较小相移的脉宽调制模块,保证了谐波抑制性能和滤波系统的稳定。基于该控制系统的样机实验获得了良好的谐波抑制效果。     

新型混合型电力滤波器的研究

分析了新型混合型电力滤波器的补偿原理和补偿特性,给出了主电路各个组成部分的设计方法,及有源滤波器控制策略设计。利用MATLAB/Simulink构建了仿真模型,给出了仿真模型中电路的参数,得到了仿真结果。仿真结果表明,这种新型混合型电力滤波器可有效地改善无源滤波器或者单纯有源滤波器的滤波性能,这证明了设计方法的正确性。     

基于傅里叶级数的多时间尺度同步旋转坐标系电流跟踪控制方案

并联有源滤波器(APF)需要对不同频率的谐波电流实施跟踪控制,采用同一时间尺度控制很难实现对各次谐波电流的高准确度跟踪。提出一种基于APF的新型零静差电流跟踪控制算法,该算法使用基于傅里叶级(FS)数建立的多时间尺度同步旋转坐标系和比例积分运算(PI)。相对于常规的零静差控制算法,如比例谐振控制(PR),向量PI控制(VPI)等,提出的零静差电流跟踪控制算法增强了系统频率漂移适应性和抗干扰能力,尤其对高次谐波更加明显。对该控制算法的开环传递函数和闭环传递函数进行了详细分析。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。     

基于李雅普诺夫函数的并联型混合有源电力滤波器非线性控制方法

针对有源电力滤波器电流谐波分量检测复杂、非线性负载变化时电源电流畸变的问题,提出基于李雅普诺夫函数的并联型混合有源电力滤波器(SHAPF)非线性控制方法。在建立SHAPF仿射非线性模型的基础上,设计电压-电流双闭环控制回路。从稳定性角度出发,针对内环电流环提出基于Lyapunov函数的非线性控制策略,实现无功补偿电流的解耦控制,快速跟踪谐波参考电流,并以增强系统抗干扰性能为优化目标,求取控制器最优增益,确保线路参数发生摄动或负载需求发生阶跃变化时,系统仍能稳定运行。外环电压环采用滑模非线性控制方法,保持电容电压平稳,实现负载突变时的动态调节。应用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,并基于d SPACE实验平台验证所提出控制策略的可行性和有效性。仿真和实验结果表明:基于Lyapunov函数的非线性控制方法具有简单易行、稳定性高、鲁棒性强的特点。