无功和谐波补偿装置的控制方法

针对具有功率因数补偿、补偿负载不平衡和滤除电网谐波电流等功能的联合运行系统,提出一种新的控制方法,由SVC模式控制和APF控制2部分组成.其中,SVC模式控制通过负序基波提取器实现电网负序基波分量的检测;通过改进的电压控制器实现公共连接点的电压稳定.利用特定次数谐波检测并进行相位补偿的方法实现电网谐波分量的检测;利用神...     

一种新型三相三线制有源电力滤波器

随着非线性负载在配电系统中的大量使用,低压配电网的三相不平衡、无功功率和谐波污染问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力谐波抑制和无功补偿的重要手段。为克服传统有源滤波器相位延迟不能滤除基波无功分量等缺点,提出了一种基于同步旋转坐标变换的三相三线制并联有源电力滤波器的控制方法。该法简化了对指令电流的计算,基本上不受负荷变化和三相不对称影响,基波分量解算准确,无相位延迟,乘法运算少,无序分量计算,运算速度快;硬件上电容、电感参数小,开关频率低;另外,还可实现对功率因数的任意调节,从而实现了一种具有静止无功发生器功能的有源电力滤波器。仿真结果验证了其有很好的动静态谐波、无功补偿性能,具有良好的实用价值。     

谐波工况下相位补偿对全波计量影响

目前全波计量模式下的智能电能表由于前端电压和电流采样电路为两个独立的采样通道,两个通道对电压和电流相位的偏移非一致性会产生电压和电流信号间的附加相位差。这种附加相位差在基波工况下可以通过相位补偿技术在校表环节得到大大减小。但在谐波工况下这种基于基波的相位补偿会对高次谐波会产生过相位补偿,从而对电能表全波有功计量产生影响。通过对现有智能电能表全波有功计算算法、相位补偿技术进行分析,建立谐波工况下相位补偿对全波计量误差分析模型,最后通过仿真算例,量化分析相位补偿技术对全波计量的影响。     

改进型STATCOM控制策略研究

非线性负载与不平衡负载广泛存在于配电网中,一般补偿装置无法满足补偿需求,为此提出一种改进型STATCOM的控制策略。该策略以无功补偿为主、指定次谐波电流和基波负序补偿为辅,对负载电流进行检测,将检测到的电流通过PI控制器,使得STATCOM的补偿电流能够精确跟踪无功、谐波和基波负序指令电流。通过电压空间矢量调制实现对无功电流、指定次谐波电流、基波负序电流的补偿。PSCAD仿真结果表明,该策略完成了对配电网电能质量问题综合治理的目标。     

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。     

无谐波检测环节的并联型有源电力滤波器研究

阐述了基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测法并对此进行了演化分析。基波有功电流的精准检测决定了谐波指令电流的精度。为实现基波有功电流无延时、无误差的检测,在SPWM控制策略下运用了无谐波检测环节的谐波指令电流检测方法,利用MATLAB/Simulink仿真工具对ip-iq检测法和无谐波检测法进行仿真对比,通过改变系统参数电感量来验证无谐波检测方法的补偿性能。仿真结果验证了无谐波检测的优越性,为改善滤波器的滤波效果和推进优化控制策略提供了良好的途径。     

有效值谐波检测法在UPQC中的应用

针对UPQC传统的谐波检测方法计算过程复杂,在电压畸变的情况下无法准确获得电压相位等缺陷,研究提出了一种基于解耦双同步参考坐标变换的锁相环(DDSRF-SPLL)结合有效值谐波检测方法的方案,在电压跌落、畸变的情况下仍能快速准确的实现对补偿量的检测。并在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真,结果表明,此方法可行,能够在电网电压恶劣的情况下准确获得正序基波相位信息,补偿效果更好。     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案。基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能。理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应。     

一种适用于多样化补偿的谐波检测方案

基于ip-iq法谐波检测及其改进方法的原理和特点建立一种适用于多样化补偿的谐波检测方案,其包括特定次谐波补偿模式和全补偿模式。全补偿模式检测结果在动态中含有较大的基波分量,因而较慢的动态响应不利于装置控制,但通过提高低通滤波器截止频率而提升其动态响应会降低稳态检测精度。针对该问题建立一种改进的全补偿模式。改进的全补偿模式由低次谐波的特定提取和基波正序分量提取复合而成,使基波正序分量提取采用较高截止频率的低通滤波器也可以获得较好的低次谐波稳态检测精度,分析低次谐波特定提取和基波正序分量提取两个环节对改进的全补偿模式动态特性的影响。仿真研究表明改进的全补偿模式具有快速的动态响应和更好的稳态检测精度。     

改进的无锁相环无低通滤波器的谐波检测方法

谐波检测精度和实时性直接影响APF的补偿性能。本文在传统d-q谐波电流检测算法基础上进行了改进,针对锁相环易受电网波动影响的缺陷,采用基于正序基波提取器的d-q检测方法;针对低通滤波器滤波效果与响应速度难以兼顾的问题,采用基于直流分量的d-q检测方法;结合以上两种方法的优点,得出一种无锁相环无低通滤波器的d-q检测方法。仿真和实验结果表明,改进的d-q法能较准确地检测出补偿电流信号,且动态响应快,算法实现简单。     

一种基于DSP的高精度谐波检测改进方案设计

介绍了一种基于同步旋转坐标系的以DSP为核心的数模混合型谐波检测设计方案。针对常规方案的缺陷提出了改进信号流的新方案。它有效地整合了模拟和数字的优势，基于低速率采样的低通滤波器解决了DSP字长和精度的矛盾，并针对数字系统的时间延迟提出了补偿策略。实验结果表明，该方案硬件简单、成本低，可实现高精度、无延迟的谐波检测。     

基于状态观测器的单相并网逆变器复合控制

针对光伏并网逆变器的特定次谐波抑制与控制延时补偿,提出了一种基于状态观测器的准比例谐振（Quasi-proportional Resonant, Quasi-PR）控制加重复控制（Repetitive Control, RC）的复合控制策略。其中,准PR控制器用于实现对并网电流基频分量的无静差控制,重复控制器用于抑制特定次谐波分量;同时,考虑到系统的控制延时,采用状态观测器进行延时估计,并基于状态观测器设计了合适的延时补偿环节;此外,针对LCL的谐振尖峰,进行基于电容电流反馈的有源阻尼。最后通过仿真与实验,验证所提复合控制策略的可行性与有效性。     

同步旋转坐标谐波检测法的数学建模及数字实现

对同步旋转坐标谐波检测法建立统一的正、负序数学模型,在此基础上对其进行定量研究和参数优化设计。针对同步旋转坐标谐波检测法数字实现中存在的采样延时与数字量化误差之间的矛盾,提出一种基于高采样频率的多级指数平均值低通滤波器,该数字低通滤波器能降低量化误差,提高谐波检测精度,算法简单,能实现同步旋转坐标(synchronous reference frame,SRF)谐波检测法的优化设计。仿真和实验都充分证实该文理论分析的正确性和所提出的数字低通滤波器的实用性。     

配电静止同步补偿器补偿电流优化重复控制策略

比例—积分与重复控制相结合的电流控制策略可以有效地提高配电静止同步补偿器的无功功率和谐波补偿精度,并抑制装置自身由于死区、电网畸变等影响在输出电流中产生的低次谐波,由于传统重复控制器设计引入周期延时环节,导致装置动态时性能不佳,稳定性差。针对这一问题进行改进,提出基于误差调节及改进内模的优化重复控制,利用滞环比较器和衰减器构成误差调节器,在指令或负载切换等动态过程中,根据无功轴电流误差幅值对重复控制器输入信号进行动态调节,减小重复控制对比例—积分前馈通路的影响,并根据三相电网在同步旋转坐标系下谐波电流特性,采用改进内模减小周期延时,提高装置动态性能和稳定性。仿真和实验结果验证了提出方法的可行性和实用性。     

基于递推离散傅里叶变换和同步采样的谐波电流实时检测方法

目前普遍采用的谐波检测方法存在工频周期延时、计算量大等不足,文章提出了一种基于离散傅里叶变换的快速谐波检测方法。该方法采用递推方式动态更新频谱,并根据相位计算结果实时跟踪电网频率变化,动态调整采样频率,实现同步采样,有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。4种不同情况的仿真实验结果表明,该方法实现简单、计算量小,能实时检测出基波与指定次谐波的参考指令电流。     

一种基于DSP的有源电力滤波器谐波提取方案的设计与实现

介绍了一种同步旋转坐标系的谐波提取方法,并同时辅以无限脉冲响应数字滤波技术及时间延迟补偿策略。通过Matlab仿真研究并设计,实现了以DSP为核心处理器的有源电力滤波器(APF)数字化提取方案。经过仿真试验分析和工程验证,证明了该方法的有效性和准确性。     

改善微网电能质量的有源电能质量调节器研究

提出在微网交流母线和低压配网公共连接点之间并入有源电能质量调节器,可改善微网电能质量,减小微网接入对低压配网电能质量的影响.提出了基于瞬时无功理论的同步锁相方法,准确分解出公共连接点电压基波正序分量,进而求得其相位.由补偿电流控制策略计算得到参考电流,控制有源电能质量调节器实时向微网补偿谐波电流和无功电流,即使在三相负载不平衡时,使公共连接点三相电流平衡且为正弦波,从而平衡公共耦合点的三相电压.Matlab/Simulink 仿真结果证明了所提同步锁相方法和补偿电流控制策略的有效性     

基于FPGA的三电平APF谐波分频控制

针对传统串行执行方式存在可补偿谐波次数受限、补偿效果不佳等问题,研究基于现场可编程门阵列的有源电力滤波器谐波分频控制的实现。采用现场可编程门阵列作为控制系统的主控制器完成控制算法,可以显著提高计算频率,减小计算延时,改善控制系统实时性能,在现场可编程门阵列内构建并实现的谐波同步旋转坐标系下的谐波电流分频控制策略计算频率最高可达77 kHz。构建了三电平有源电力滤波器数字控制系统并在样机上进行了实验,实验结果验证了提出的现场可编程门阵列全数字谐波电流分频控制方法的正确性。     

计及谐波影响的不对称系统基波序分量快速检测

基于延时构造正交信号的时域瞬时对称分量变换被广泛应用于计算三相不对称系统的正序与负序分量.推导了延时构造基波正交信号所导致的谐波变化,建立了含有谐波的不对称电压经时域瞬时对称分量变换后的序分量表达式.基于延时系数与谐波阶次之间的数值关系,详细研究了谐波在电压序分量中的分布规律.综合考虑正交信号延时与Park变换后的滤波时间,给出了利用时域瞬时对称分量变换快速准确提取谐波畸变不对称系统基波正序分量与负序分量的正交信号最佳延时构造方法.仿真与实验证明了理论分析的正确性.     

基于等效基波及奇次谐波谐振器组的单相动态电压恢复器控制

为提高单相动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)的补偿性能,提出一种基于等效基波及奇次谐波谐振器组的数字控制方法。采用可等效为一组谐振器的延时模块,能够有效抑制电网基波和谐波扰动。给出一种包含两个控制参数和一组零相移陷波滤波器的结构及其设计方法,使系统在保证稳定性的同时,获得较大的谐振增益。其中,延时环节衰减系数可增加谐振器组鲁棒性;控制器比例增益可解决零相移陷波器中使用延时带来的问题;零相移陷波器组既能对消LC谐振峰,也能解决等效谐振器组高增益在高频处的稳定性问题。同时,引入电源电压和负载电流双前馈来保证响应速度,增加了对扰动的抑制能力。所提控制策略结构简单,谐波补偿能力强,动态响应快,易于实现。在2kW单相DVR实验装置上的实验结果验证了该控制方法的正确性。