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.     

三相整流桥直流侧并联型有源电力滤波器

针对不可控三相二极管整流桥,提出了一种三相直流侧并联型有源电力滤波器拓扑结构及其控制策略,该滤波器由工作在工频的3个低频开关和两个串联的双向Boost电路构成。控制策略采用无需进行谐波电流检测和计算的单周控制方法,可抑制整流桥前端注入电网的谐波电流,使整个整流桥装置从电网吸收的电流接近正弦波,功率因数近似为1。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,可以减少高频有源开关的数量,降低成本;与功率因数校正器相比,仅处理负载电流中的谐波分量,可减小谐波治理装置的额定容量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性。     

三相直流侧APF补偿性能的频域研究

三相整流桥装置产生的电力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整流桥装置提出的谐波治理方案。本文从频域角度对三相直流侧APF的补偿性能进行研究,定量分析了电流环带宽与谐波补偿效果的关系。并与传统交流侧APF进行了对比分析,在对相同的整流桥负载进行谐波补偿时,三相直流侧APF的补偿性能明显优于交流侧APF。最后采用平均电流控制策略,完成了三相直流侧APF的设计,并通过实验结果验证了理论分析的正确性     

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。     

直流侧并联型有源电力滤波器的可控性及其统一控制策略

直流侧并联型有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧,实现谐波治理的功能.本文提出了直流侧并联型有源电力滤波器正常工作的两个可控性条件,一是有源滤波器可以控制为一个受控电流源,二是有源滤波器的输入平均功率为零才能保证在逆变器直流侧选用无源储能元件.根据提出的两个条件分别分析验证了单相和三相直流侧有源电力滤波器的可控性.根据单相和三相直流侧有源电力滤波电路功能上的相似性,提出了基于单周控制的无需进行谐波电流检测的统一控制策略,稳态和动态实验结果证明了统一控制策略的正确性.     

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。     

一种三相两臂有源滤波器交流侧电感参数设计

三相有源电力滤波器(APF)交流侧电感直接影响补偿电流的动态性能,对有源滤波器的补偿特性起着决定性作用。本文针对一种三相两臂有源电力滤波器交流侧电感进行设计。由于三相两臂有源电力滤波器第三相和其他两相有线性关系不能直接采用三相三臂有源电力滤波器的参数计算方法。根据满足快速电流跟踪要求和抑制谐波电流的要求方法,用改进的方法求出电感的上限和下限电感公式。并通过算例仿真验证,结果表明所求的公式的合理性。     

一种改进的单周控制直流侧有源电力滤波器及其稳态和动态研究

文中提出了一种改进的单周控制直流侧有源电力滤波器(DC侧APF)。这种DC侧APF并联在整流桥的直流侧，提供负载需要的谐波电流，使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦电流。与传统的单相有源电力滤波器(APF)相比，在不增加开关电压电流应力的情况下，功率开关的数量减少一半，简化了电路结构，降低成本。与传统的两级功率因数校正电路相比，新DC侧APF由于与负载并联，只提供谐波电流，所需处理的功率小、效率更高。新DC侧APF采用改进的单周控制方式，具有结构简单，控制效果好的优点。文中对改进前后2种控制方式的DC侧APF的稳态和动态性能进行了分析，结果表明，改进的控制方式不仅改善了补偿效果，而且扩展了系统的稳定区域。仿真和实验结果证实了理论分析的正确性。     

双环控制整流桥直流侧串联型有源电力滤波器及实验研究

针对广泛应用的整流负荷,提出一种直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。这种DC侧APF串联在整流桥与负载之间,通过产生谐波电压达到补偿谐波源的目的,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低成本。串联型DC侧APF采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整APF的能量流向,通过改变APF储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、控制效果好等优点。实验结果验证了文中所得结论。     

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。     

有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器综合补偿系统的研究

针对供、配电站需要对谐波和无功进行综合治理,提出一种新型的有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器构成的综合补偿系统。该系统中有源滤波器与无源滤波器构成新型的混合滤波器,能够同时补偿谐波电流并提供容性基波无功电流,而直流偏磁式静止无功补偿器采用新型的PWM整流器产生控制直流,可快速地提供感性无功电流。该系统采用新颖的拓扑结构,功率器件工作于低压侧,有效地降低有源滤波器和无功补偿器中功率器件的容量。文中介绍了该系统的结构和补偿原理,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行的仿真表明该综合补偿系统能同时补偿谐波与无功电流,并能抑制可能产生的谐振现象,具有较好的补偿效果。     

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。     

谐波源与有源电力滤波器的补偿特性

通过分析电网中的典型谐波源,说明了整流器直流侧电感或电容滤波时,其特性类似谐波电流源或电压源。在探讨并联型和串联型APF工作原理的基础上,研究了它们对不同谐波源的补偿特性。从而说明对电流型或电压型谐波源进行谐波补偿,应该分别使用并联型或串联型APF。否则,不能起良好的补偿效果。     

单周控制直流侧单相有源电力滤波器

提出了一种基于单周控制理论的直流侧有源电力滤波器 (DC侧APF)。该DC侧APF并联在整流桥的直流侧。文中提出的采用单周控制理论实现的DC侧APF不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器 ,只需要检测整流桥直流侧的输出电流和APF的储能电容电压。具有主电路结构新颖、控制电路简单 ,补偿效果好等优点。实验结果验证了文中所提出理论的正确性     

复合控制单相直流侧串联型有源电力滤波器

单相直流侧串联型有源电力滤波器由分别工作在高、低频率的全控型功率器件以及二极管构成的混合全桥逆变器组成,串联在整流桥的直流输出端和直流负载之间,只需处理部分功率,可实现降压的功能,是一种新型的单相整流桥谐波治理方案。将平均电流控制应用于直流侧串联型有源电力滤波器的控制将有助于其实现数字控制。文中首先分析了直接应用平均电流控制时控制效果差的原因:由于在低频开关的切换点前后,高频开关的占空比需要实现0、1的跳变,而当采用单一的调制方式时,调制信号不能产生与占空比相对应的波形变化,引起了输入电流的波形畸变。文中提出了一种在不同的工作区间分别采用前沿调制和后沿调制相结合的复合控制策略,避免了对调制信号的突变要求,但可实现占空比的跳变,成功地将平均电流控制应用于单相直流侧串联型有源电力滤波器的控制,可大幅提高输入电流波形质量。实验结果对文中的分析结论和提出的复合控制方式的正确性进行了验证。     

大功率有源电力滤波器的建模与应用

为实现较好的滤波效果,确保系统安全稳定运行,针对大功率混合型有源电力滤波器的补偿电流是通过控制逆变器的输出电压来产生适当输出电流的情况,在考虑有源滤波器的输出滤波器的基础上,利用开关函数法建立了大功率混合型有源电力滤波器的数学模型,为将电流参考信号转化为电压参考信号进行控制提供理论依据。实验仿真和工程应用都表明根据系统数学模型所设计有源滤波器的控制器能达到较好的滤波效果。     

新型厂矿企业配电网谐波抑制和无功补偿方案

针对电解企业配电网因电解整流装置产生的高次谐波电流含量大、功率因数低的现状,提出一种新型的谐波治理、功率因数校正综合补偿方案。在该方案中,补偿系统由无源滤波器和有源滤波器混合构成。由整流装置产生的主要特征谐波电流由无源滤波器滤除。无源滤波器在抑制谐波的同时还可以补偿无功功率,以提高功率因数。有源部分采用注入式电路,用来抑制无源支路跟电网等效电感产生的谐振现象以及改善无源滤波器的滤波性能。对该混合补偿系统的稳态补偿性能、抑制谐波谐振性能进行了详细分析,并对补偿方案进行了数字仿真。理论分析和仿真结果证明了该综合补偿系统的有效性和可行性。     

一种直流侧带混合谐波抑制电路的24脉波整流器

常规12脉波整流器会对电网造成大量谐波污染。为同时提高整流器交、直流侧电能质量,提出了一种直流侧带混合谐波抑制电路(Hybrid Harmonic Suppression Circuit, HHSC)的24脉波整流器。所提整流器由常规12脉波整流器、抽头变换器(Tapped Inter-Phase Converter, TIPC)和补偿电路(Compensation Circuit, CC)组成。TIPC的输出端与负载串联,直接调制整流桥的输出电流和电压。CC与负载并联,间接调制整流桥的输出电流,然后根据交、直流两侧电流关系和直流侧电压关系,最终使整流器输入电流接近正弦波,输出电压由12脉波倍增至24脉波。该方法仅需小容量(仅为输出功率的2.65%)的HHSC即可有效降低输入电流谐波和输出电压纹波,具有高谐波抑制性能、低谐波抑制代价等优点。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。