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。     

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。     

有源电力滤波器反馈精确线性化重复控制

提出了三相四线制有源电力滤波器(APF)反馈精确线性化重复控制的电流复合控制策略.通过反馈精确线性化方法得到三相四线制电容中分式APF的可控线性化模型,实现有功电流和无功电流的解耦控制;根据重复控制理论设计基于重复控制的电流控制器.控制方法结合了精确反馈线性化非线性控制与重复控制的优点,改善了控制精度和补偿效果,提高了系统的动态响应速度和稳态性能.     

共模电压减小的五电平ANPC快速模型预测控制

针对三相五电平有源中点箝位型(ANPC)逆变器共模电压和电容电压平衡问题,提出了一种具有共模电压减小的快速模型预测控制(MPC)策略。首先,通过建立变换器输出共模电压的数学模型,舍去对共模电压影响较大的电压空间矢量,有效抑制了共模电压的脉动;在此基础上通过扇区划分,减少了控制集内的电压矢量数;然后根据悬浮电容电压采样值选择合适的开关状态,控制了悬浮电容电压的平衡。最后,将负载电流和上、下直流母线电容电压值作为预测模型的输入,选择价值函数最小的开关状态作为控制器的输出。此方法在平衡电容电压和减小共模电压脉动的基础上,降低了价值函数构建的复杂性,减小了控制器的计算量,提高了计算效率。     

单相H桥级联型APF模型预测控制方法研究

针对单相H桥级联型有源电力滤波器(active power filter,APF),提出一种基于模型预测控制的单目标预测控制法。通过建立电流跟踪误差的指标函数,将输出电平作为控制变量,选取使指标函数值最小的输出电平,实现对参考电流的跟踪。结合改进的电压排序法,采用子模块电容电压的改进平衡控制策略,实现子模块电容电压平衡,并降低了器件的平均开关频率。对输出电流模型预测控制的稳态误差进行理论分析,探索了系统参数与系统补偿性能的关系。与传统控制方法相比,该方法无需考虑复杂的参数整定与权重系数设计,且具有计算量少与易于数字化实现等优点。搭建了H桥级联型APF仿真平台,仿真结果表明,APF系统可快速补偿中压大容量系统中的谐波电流,具有优越的动、静态性能。     

四桥臂APF三维空间矢量电流跟踪控制研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的电路结构进行分析,并与三桥臂APF的电流跟踪控制方法进行对比,提出了一种改进型的三维空间矢量电流预测方法,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真实验的结果证明了该方法的正确性与有效性。     

基于无谐波检测控制的三相四线制APF的研究

针对三相四线制低压配电网中存在的谐波污染严重、中性线电流较大的问题,提出了一种基于无谐波检测的三相四线制有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)控制策略。建立了电容中点型三相四线制APF的数学模型,并给出了其中电感、电容主要参数的设计方法。在对比分析谐波检测和无谐波检测控制方法的基础上,选取了更有优势的无谐波检测控制策略,并针对系统中存在的负序以及零序电流分量分别设计了比例谐振(Proportional Resonant,简称PR)控制器。通过Matlab/Simulink软件搭建了三相四线制APF的仿真模型,并对谐波补偿和抑制中性线电流进行了仿真测试,效果显著。最后,以某公司的TMS320F28377为控制器单元核心搭建了实验平台,证实了所提控制策略的可行性。     

考虑中点电压平衡的三相四开关变换器模型预测电压控制

三相四开关变换器作为三相六开关变换器的容错结构,在离网模式下,直流侧电流经电容流入故障相,导致直流侧中点电压不均衡,进而降低了负载侧电能质量,影响电容器寿命。针对此问题,设计一种考虑中点电压平衡的模型预测电压控制策略。首先,对离网模式下的电压矢量进行分析,建立αβ两相静止坐标系下的电压预测模型。在此基础上设计中点电压平衡控制,通过低通滤波器提取直流侧电容中点电压偏差值中的直流分量,经预测模型计算得到电流补偿值。将其代入价值函数求解最优电压矢量,进行模型预测电压控制,实现三相四开关变换器离网模式操作。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真及实验,验证了所提出控制策略的有效性。     

基于模糊PI控制的APF在不平衡负载下的补偿特性研究

分析了采用直接控制电源电流的有源电力滤波器(APF),给出了此种控制方式下的APF的基本结构以及控制部分的原理,尤其针对三相四线系统,在三相负载不平衡的情况下此种控制方法的可行性.直流侧电容电压采用PI和自适应模糊PI两种控制方式,在Matlab/Simulink环境下进行了对比.仿真表明,采用自适应模糊PI控制的APF响应速度加快,调节精度提高,稳态性能变好,而且没有超调和振荡,具有较强的鲁棒性.     

基于广义预测算法的APF预测控制器的研究

采用一种基于传递函数模型的广义预测控制(GPC)策略,利用其基本原理设计出有源电力滤波器(APF)的预测控制器,进一步提高APF的谐波电流补偿效果。分析研究了GPC算法的基本原理,建立了三相并联APF的广义预测模型,设计出系统的电流闭环控制装置,并通过在线辨识和校正的结果进行下一步的滚动优化,加强了系统装置的稳定性。实验结果表明,相对于传统控制器,广义预测控制器改善了系统的精确性和鲁棒性,从而证明了该方案中GPC策略的可行性。     

基于单周控制三相四线制APF的研究

以四桥臂三相四线制有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对APF中畸变电流检测的快速实时响应问题,研究APF的单周控制原理与控制策略,提出三相四线制APF的单周控制模型.在分析单周控制四桥臂三相四线制APF开关周期平均模型的基础上,推导出单周控制的关键方程,该方程组描述了在CCM运行模式下电源电流、开关占空比与电压调节器输出电压3个量之间的关系.基于该方程组的一个最简解,建立了单周控制电路模型.最后设计单周控制APF,并对其进行了仿真及实验研究.实验结果表明,该方法实时性好,控制电路结构简单、动态特性好.     

一种电压源型有源电力滤波器的新型控制方法

研究了电压源型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的能量交换机理,分析了变流器直流侧电容电压的稳定问题,提出了维持直流侧电容电压稳定的新方法。在此基础上提出了一种电压源型有源电力滤波器的新型控制方法,详细推导了控制方程。该方法无需检测三相负载电流和三相输入电压,无需计算参考电流、无功电流和谐波电流;只需检测两相电源电流和直流侧电容电压,通过简单运算就可直接求出每个开关周期内各开关的占空比,实现滤波器的控制。仿真研究结果表明新型控制方法能有效补偿谐波电流和无功电流,抑制负载不对称。     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

基于TS型模糊神经网络控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制的研究

针对三相并联型有源电力滤波器（APF）直流侧电容电压控制问题,考虑TS型模糊推理易于和比例积分微分（PID）控制方法相结合的特点,提出了基于TS型模糊推理的模糊神经网络控制器（FNNC）方法,并将其用于APF直流侧的电压控制。确定了基于TS-FNNC的三相APF指令电流运算结构,研究了相应的控制策略,对TS-FNNC的连接权值和第二层节点的隶属函数调整分别采用最小二乘法和BP算法,使其具有较快的响应速度。仿真试验验证了该控制策略的有效性。     

三相三线有源电力滤波器滞环电流控制策略

滞环电流控制是三相四线有源电力滤波器（APF）常用的电流控制方法,但在三相三线APF中应用不够成熟。分析了三相三线APF滞环电流控制策略的原理及可行性,给出了滞环控制中关键参数的设计和选择方法。通过对开关模态及三相电流关系的分析,推导出了三相三线APF直流侧电压选择的理论参考公式。在此基础上提出一种基于双数字信号处理器的APF数字滞环电流控制方法,实现了全数字化三相三线APF的滞环电流控制,实验结果证明了该方法的有效性。     

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。     

基于ADALINE的有源电力滤波器预测电流控制策略

为有效补偿有源电力滤波器(APF)的控制延时,提出一种基于自适应线性神经元(ADALINE)的APF预测电流控制策略。该策略通过ADALINE预测下一控制周期的参考电流,根据两相静止坐标系下APF系统模型确定参考电压,利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,使APF输出电流快速、准确地跟踪参考电流。仿真与APF样机上的实际运行结果表明,和采用传统无预测算法的SVPWM方法相比,采用本文提出的预测电流控制策略,APF的稳态补偿精度和动态跟踪性能均明显提高。     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

基于广义预测的三相四线制APF控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)系统自身同有延时造成APF补偿性能下降问题,提出了一种基于广义预测控制(GPC)策略。根据GPC理论,设计了三相四线制APF预测控制结构模型,建立了APF的受控自回归积分滑动模型。在此基础上讨论GPC预测控制器的设计方法,实现了对三相四线制APF电流的预测控制。设计了最优控制规律。仿真试验结果表明,广义预测控制具有较好的跟踪能力,克服了系统延时造成的网侧电流存有毛刺的现象。