有源电力滤波器两种补偿目标的分析和比较

在有源电力滤波器(APF)中，被广泛应用的有2种类型的补偿目标：一种是将非线性负载的馈线电流补偿为基波(正序)有功电流，另一种是将非线性负载补偿为一个等效线性电阻。采用不同的补偿目标，其APF补偿效果以及对电网的影响也不相同。该文从谐波传递的角度，分析比较了在2种补偿目标下的补偿特性对电网中谐波传递的影响。结果表明：无论在抑制电网谐波电压对负载的影响方面，还是在抑制谐波电流对电网的污染方面，采用后一种补偿目标的效果都要优于前一种补偿目标。仿真和实验验证了结论的正确性。上述结论对三相不平衡系统负序分量传递的影响也同样适合。     

基于光伏逆变器实现的无网侧电流互感器谐波补偿方法

配电网中非线性负载日益增多,带来了严重的谐波危害。同时,分布式并网光伏逆变器在配网中应用越发广泛,因此利用其富余容量有效解决电网的电能质量问题,具有重大工程价值。然而受安装位置及接线方式影响,光伏逆变器通常无法通过采样得到电能质量治理功能所需的系统侧或者负荷侧谐波电流。因此本文研究了一种无网侧电流互感器情况下利用光伏逆变器实现谐波补偿功能的方案。通过光伏逆变器朝电网注入特定频率和波形的电流,然后利用阻抗估算的方法得到电网阻抗估算值,再检测系统电压中的谐波分量与之前得出的电网阻抗估算值计算得到网侧谐波电流值,从而进一步通过闭环控制补偿系统中的谐波电流。仿真试验证明,该方案在无网侧电流互感器的情况下,能够实现光伏逆变器的谐波补偿功能。     

基于多机组并联的10 kV电网有源滤波器扩容方法

随着新能源发电、电力传动为代表的电力电子装置的大规模应用,供电网络中存在有大量谐波分量及无功冲击,有源滤波器(APF)正是在上述背景下提出的。然而,受限于电力电子器件单体容量限制,单机APF无法满足10 kV输电网络大容量补偿需求。为此,提出一种基于多机并联技术的10 kV电网有源滤波器扩容方法,考虑到10 kV电网负载侧特有的中压、大电流特性,采取变流器并联技术实现APF装置容量提升。建模可知,并联APF电路模型中存在低频环流通路,从而影响并联APF控制系统电流内环运行特性,为此采取零序电压修正方式实现并联APF环流限制。最后,10 kV/1 MW工程样机对APF并联补偿技术进行可行性验证,装置投入后10 kV网侧电流总畸变率由23.4%降低为3.1%,且谐波分量均集中在两倍开关频率及其倍频段。     

有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(一)

从并联型有源电力滤波器(APF)直流侧电容电压以及APF电流的双闭环控制角度出发,分析和探讨了谐波及无功电流检测对APF补偿精度的影响.结果表明谐波及无功检测信号只不过是电容电压闭环系统中的一个前馈补偿信号,其存在不但不能提高反而影响谐波及无功的稳态和动态补偿精度.通过进一步研究和比较负载电流突变时APF补偿电流的跟随性能,得知谐波及无功检测信号对提高APF跟随负载有功电流分量突变能力的作用也十分有限,因此认为经典APF的谐波及无功检测是不必要的.     

统一电能质量调节器控制策略及仿真

通过对统一电能质量调节器(UPQC)电路拓扑的稳态功率进行详细分析,并与基于传统控制策略下UPOC所需容量进行一系列比较,提出一种基于串联侧无有功注入的新型控制策略.该控制策略根据相应的负载功率因数角、电压跌落程度决定串联侧补偿电压的幅值,在特定补偿电压注入角情况下,使得串联侧不消耗任何有功,同时能够减小并联侧无功补偿容量.该控制策略不仅能完成电网电压跌落补偿、谐波治理、负载无功补偿和输入功率因数校正,且在串联侧不消耗任何有功的情况下降低整个UPQC的补偿容量.为了克服滞环控制的不足,串联侧采用恒频滞环来保持开关频率的稳定.仿真结果验证了理论分析的正确性与可行性.     

并联有源电力滤波器并列运行控制策略研究

针对大容量非线性负载谐波补偿问题,采用多台并联有源电力滤波器（APF）并列运行提高系统补偿容量。对多台APF联合运行的协调控制方案进行研究,采用比例和截断的限流方法,保证了每台APF的安全可靠运行。最后提出一种基于级联的分次谐波并列补偿方案,仿真和试验结果表明有优良的谐波补偿效果。     

基于无差拍控制的有源电力滤波器直接电流控制研究

提出一种基于无差拍控制的有源电力滤波器网侧电流直接控制方法。与传统网侧电流控制法相比,该方法的无差拍电流控制策略在αβ坐标系中实现,抑制了由dq变换引入的严重耦合;引入负载电流基波分量作为网侧电流的给定值,增强了系统的动态响应;对负载电流和电网电压进行前馈补偿,进一步提高了系统的补偿精度。仿真结果表明:改进方法比传统控制法具有更优越的动态性能,且可以实现APF对负载电流谐波分量和无功分量的选择性补偿。     

PSO优化的链式APF在外超导电源中的应用

稳态强磁场超导磁体电源采用双反星型晶闸管整流技术方案,是一种典型的非线性负载,运行时会带来较大的无功冲击及谐波污染,会对电网以及其他用户造成很大干扰。选定有源电力滤波器(APF)作为超导磁体交流侧谐波抑制方案,针对三相半桥拓扑结构的容量限制,采用级联3H桥链式结构。在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI控制器的PI参数,实现谐波补偿的最优化控制。经仿真模型和样机实验表明,该链式有源电力滤波器具有良好的谐波补偿性能,其控制策略具有一定的参考价值。     

H桥级联型APF直流侧电压平衡三级控制

H桥级联型有源电力滤波器能够稳定工作的前提是各个直流侧电容电压均衡。由于各H桥单元的差异等原因,直流侧电压的不平衡不仅影响APF的谐波电流补偿效果,而且影响其安全运行。针对级联APF与电网之间的功率交换模型和补偿谐波电流的特征,通过控制APF输出五次零序电压来实现三相之间电压均衡、输出基波正序有功电流实现全局稳压。通过在相内每个H桥交流侧叠加有功电压矢量实现相内电压均衡,最终实现每一个直流母线电压的均衡稳定。同时H桥级联APF补偿谐波电流,降低网侧电流畸变率,低压环境下的仿真和实验结果验证了控制策略的有效性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

同相牵引供电系统满意优化补偿策略研究

针对新型同相牵引供电系统中综合潮流控制器的容量优化配置问题,提出了一种满意优化补偿策略.它能实时检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量.通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、无功以及谐波补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置.在给定补偿电流参考信号...     

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿。提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础。电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系。提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

同相牵引供电系统负序、谐波、无功电流实时检测方法及其补偿策略

同相牵引供电系统旨在实现电能质量的综合补偿.提出了一种基于同步坐标变换的电流检测方法,能实时准确地检测出负载电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、基波负序分量以及谐波分量,为综合补偿提供了基础.电能质量的补偿力度与设备容量之间存在非线性关系.提出补偿度的概念,并给出补偿度与电能质量参数的关系,通过给定电能质量期望参数,实时调整负序、谐波以及无功补偿度,使得综合潮流控制器容量在各电能质量补偿参数之间得到实时优化配置,从而实现同相供电系统容量优化满意补偿.理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性.     

有源电力滤波器抑制谐波的机理分析

研究了中低压电网中由非线性负载产生谐波的机理，提出所有由非线性负载直接引起的谐波是电流谐波，因而治理非线性负载引起的谐波应首先考虑治理谐波电流。同时，从补偿和滤波两种思想出发，指出并联型谐波补偿有源电力滤波器(APF)的补偿作用和串联型基波补偿APF的滤波作用可适用于非线性负载谐波电流的抑制。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

有源滤波器直流侧电压值和电容容量的研究

有源电力滤波器(APF)主电路参数是影响补偿性能的决定性因素之一,对此研究了两个重要参数(直流侧电压和电容)的计算公式。分析了换相过程对三相桥式整流器带阻感负载的交流侧谐波电流的影响,推导出考虑换相重叠角的负载电流的表达式;在此基础上推导了直流侧电压设定值的计算公式;最后利用负载瞬时有功功率的交流分量是负载与APF之间交换的缓冲功率,推导出直流侧电容容量的计算公式。仿真和实验结果均证明理论推导的正确性和合理性。     

负载不对称H桥级联APF直流电压平衡控制

H桥级联型有源电力滤波器(APF)在高压场合的谐波处理方面具有广阔的应用前景。三相三线制系统下负载不对称时,APF输出的基波电压和电流产生不同的有功分量分配至三相,再加上H桥各个模块的差异等原因,导致直流侧电压不均衡,影响APF的正常运行。通过对级联APF功率模型的推导,控制APF输出基波正序有功电流稳定全局电压、输出基波负序电流实现三相之间电压均衡。在全局稳压和相间均压条件下,控制各H桥交流侧输出补偿有功电压矢量实现相内电压均衡,最终将每个H桥直流电压维持在给定值附近,同时APF补偿谐波电流,降低网侧电流THD。在低压条件下的仿真和实验结果验证了所用方法的可行性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究

为保障有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)在超过其额定容量的工况下稳定运行,提出了一种基于负载谐波电流重构的限流策略,实现有源滤波器输出指定次谐波电流的精确限流。根据补偿后电网电流总谐波畸变率(THD)最小原则构建补偿结果的评价体系,通过对电流重构波形中各次谐波含量的调整,提出了一种有源滤波器的最优补偿方案。最后利用半实物平台进行了相关实验,对比分析了负载电流在稳态和动态下,谐波电流重构与传统方法的限流与补偿效果,验证了所提重构补偿方案的正确性与优越性。     

APF与TSC混合补偿装置控制策略设计

针对低压配电网谐波污染以及无功功率失衡的问题,依据瞬时功率理论,设计了一种由并联型有源电力滤波器(APF)和晶闸管投切电容器(TSC)组成的动态无功与谐波混合补偿装置(TAPF)。建立了TAPF的通用数学模型,从定性和定量的角度给出了TAPF在电流源型非线性负载下采用传统控制策略的谐波消除机理。同时提出了一种既能完全补偿网侧谐波电流又能完全消除电网阻抗和TSC之间可能发生的谐振的双电流控制策略。并仿真分析了电网参数波动对传统控制策略和双电流控制策略的性能影响。仿真结果表明,在不同谐波次数和谐波补偿系数情况下,双电流控制策略比传统控制策略受电网参数波动的影响更小。因此双电流控制策略比传统控制策略更适合TAPF补偿电流源型非线性负载的谐波。     

大容量并联有源电力滤波器的模块化控制策略

针对大容量非线性负载谐波补偿问题,提出了基于自适应谐波检测算法的有源电力滤波器(APF)模块化控制策略。自适应谐波检测算法不仅可以抑制非正弦电压对电流检测的影响,而且能够快速跟踪谐波电流。基于容量的比例均流控制策略具有补偿灵活,易于实现冗余控制的优点;当补偿量超过装置容量时,根据自身容量对谐波进行补偿。最后对模块化并联系统进行了稳定性分析。理论分析和仿真结果表明,所提出的APF模块化控制策略适合于大容量谐波补偿,并且可以提高系统的稳定性和安全性。     

基于有源电力滤波器和晶闸管投切电容器的混合补偿系统的研究

为了降低有源电力滤波器(APF)的容量,同时有效消除电网谐波电流并提高功率因数,提出了APF加晶闸管投切电容器(TSC)的混合补偿系统。分析了该混合补偿系统的主电路结构和工作原理。通过对比试验研究证明,该混合补偿系统不仅可显著提高电网功率因数,而且能有效消除非线性负载产生的谐波电流,具有较好的实用价值。     

带谐波补偿的并网变流器统一控制策略

依据三相电压型PWM变流器系统工作特性,提出一种具有谐波补偿功能的并网变流器统一控制策略。变流器可以补偿非线性负载所引起的网侧电流畸变;同时,保证并网变流器的4象限运行,实现有功电流与无功电流的独立控制。在自然坐标下,将网侧指令电流与检测所得非线性负载电流作差得到统一控制所需电流指令,利用所测网侧电压信号按照对指令电流进行定向。最后,通过实验证明了所提策略的正确性与有效性。