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。     

基于新型改进谐振控制器的APF无谐波电流提取控制策略

为了消除传统谐波电流提取环节对APF动稳态性能的影响,本文提出一种dq坐标系下基波电流与谐波电流分环解耦的新型控制结构.通过分环解耦,基波电流控制环只跟踪控制直流量,以实现直流侧电压稳定.谐波电流控制环利用改进谐振控制的选频特性,将负载电流直接送入谐波电流环,无需进行谐波分量提取,从而消除谐波提取环节带来的指令信号误差和延时.为提高系统相位裕度,本文提出一种新型改进谐振控制器,在余弦内模谐振控制器基础上引入一个实轴右半侧的零点,并在离散域下展开频率特性对比和参数影响分析.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

混合有源与无源滤波器的配合及控制研究

针对有源调谐型混合有源滤波器(HPF)单独投运时5次谐波短时放大和直流侧电压难以控制的问题,提出了与5次无源滤波器(PF)联合投运的解决方案;在联合投运的基础上,提出了基于有源滤波器(APF)输出电压定时调整的谐波控制方法,根据剩余谐波矢量调整APF输出电压矢量,从而减小剩余谐波;提出了一种改进的直流侧电压控制方法来减小APF输出的基波电流,通过矢量分析,得出令APF输出的基波电流最小的控制量,进一步减小APF的容量。仿真研究表明5次谐波短时放大情况得到明显改善,直流电压波动量减小约90%,APF基波电流减小约40%~80%;表明了所提出的联合投运能够良好解决谐波短时放大和直流侧电压困难问题,所提出谐波控制方法能够有效控制谐波,改进的直流侧电压控制方法能够有效减小APF的容量。     

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.     

有源电力滤波器仿真研究

叙述了有源电力滤波器APF(Active Power Filter)的基本原理,分别介绍了组成APF的谐波和无功电流检测电路、补偿电流发生电路的构成和功能,在此基础上,介绍了常用的APF的谐波和无功电流检测方法、补偿电流控制方法和直流侧电压控制方法。为了验证APF的补偿功能同时加深对其控制方法的认识和理解,用Matlab 6.5/Simulink下的SimPower Systems Blockset对整个三相并联电压型APF系统进行了仿真研究。仿真结果表明,电压空间矢量脉宽调制SVPWM(Space VectorPulse Width Modulation)控制的APF能对负载电流中的谐波和无功分量进行快速精确的补偿。     

有源电力滤波器电流检测误差分析

有源电力滤波器的谐波电流检测环节决定系统的补偿性能。针对基于park变换的dq检测方法．对基于该方法的电流检测误差进行深入分析,包括锁相环鉴相的频率和相位误差对检测误差的影响．以及低通滤波器对检测误差的影响。探讨了不同电压环境下的误差形成原因,得出直流侧电压调整参考量在不平衡电压下影响检测精度等结论,并通过仿真验证。     

基于逆系统方法有源滤波器控制策略的研究

有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是解决电网谐波问题的有效手段.其补偿性能取决于谐波电流检测方法和电流跟踪控制方法.提出了一种基于逆系统方法的APF反馈线性化控制方法.针对APF主电路在d,q旋转坐标系下数学模型的非线性特性,采用逆系统方法将其解耦为伪线性系统.并在该伪线性系统的基础上利用线性二次性调节器(Linear Quadratic Regulator,简称LQR)设计了满足一定性能指标的控制器.在这种控制策略中,指令电流通过基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测方法得到.仿真和实验结果显示,实际补偿电流能够快速准确地跟踪指令电流,使电网电流快速被补偿为正弦波,且直流侧电压也能很快达到稳定值,证实了该控制方法的可行性.     

抑制无功谐波补偿装置中跟踪松弛现象的研究

对基于电压空间矢量调制的无功谐波补偿装置中跟踪松弛现象进行了分析,得出在误差电流矢量扇区分界面上出现该现象的原因:当网侧电压出现波动尤其是升高时,桥臂电流对谐波电流的跟踪实时性变差;直流侧电压不足,导致误差电流部分失控;矢量扇区分界面上存在开关切换。给出了两种抑制该现象的方法:采用直流侧电压给定值调节器以及LCL滤波器。仿真结果证明了其可行性。     

基于预测控制的有源电力滤波器选择性谐波补偿方法

提出一种基于预测控制的并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)选择性谐波补偿方法。首先通过选择性谐波检测方法确定有源电力滤波器的参考电流值,并通过相位补偿降低系统延时的影响;然后在电流跟踪控制环节中引入预测控制,预测下一采样周期的参考电流值,并加入校正因子来消除预测误差;在此基础上计算出有源电力滤波器的参考电压矢量;最后利用空间矢量脉宽调制法(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制三相逆变器的实际输出电压跟踪参考电压,从而达到选择性谐波补偿的目的。实验结果证明了该方法的有效性。     

基于瞬时无功功率理论谐波检测算法的优化

三相四线制并联有源电力滤波器(APF)能实时补偿谐波电流和无功电流,控制器算法作为APF的核心部分,其性能优劣直接影响到APF的补偿效果,而影响控制器性能的关键因素是谐波检测算法和谐波补偿算法。为此首先对不平衡系统中p-q算法存在的问题进行改进,并增加直流侧电压控制的PI调节,然后在dq坐标系下经过Clark-park逆变换,得到与系统谐波相对应的谐波补偿电流,最后用Simulink仿真软件建立APF的仿真模型进行仿真试验。结果表明,基于此控制策略设计出的APF谐波检测更加准确,对系统谐波具备更好的补偿效果。     

有源电力滤波器无差拍控制策略的研究

采用了一种检测负载侧与电源侧电流的复合谐波电流检测方法,针对四桥臂拓扑结构的有源电力滤波器(APF),提出了一种新型无差拍控制策略,通过对系统结构的分析建立完整的数学模型,对APF各相输出补偿电流之间的耦合问题进行深入研究并提出相应的解决方法。仿真分析和实验结果验证了复合谐波电流检测算法和无差拍控制策略的有效性和正确性。     

基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法之误差分析

在电力系统中加装有源电力滤波装置是治理系统谐波的有效措施之一,有源电力滤波装置的谐波电流检测精度直接影响谐波补偿的效果.基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测,是目前有源电力滤波装置中广泛采用的检测方法.深入分析了基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法中各环节带来的谐波电流检测误差,包括锁相环的频率偏差和相位偏差、数值采样和计算延时、低通滤波器特性对谐波检测精度的影响,提出了减少谐波检测误差的若干具体措施,并通过MATLAB仿真验证了分析的正确性和措施的有效性.     

基于特征次谐波电流控制的STATCOM控制器仿真研究

针对目前静止同步补偿器(STATCOM)难控制、难指定特征次谐波的特点,提出了一种基于特征次谐波的电流解耦控制策略。该策略采用基于锁相环的单次谐波检测方法,将无功、有功解耦控制方法拓展应用到特征次谐波检测,从而可快速精确地检测出特征次谐波并进行补偿控制。仿真结果证明所提方法的正确性及有效性。     

改良FBD法在谐波电流检测中的应用研究

为进一步提高有源电力滤波器(APF)的补偿效果,节约电流检测的时间,此处对FBD法做了改进,提高谐波电流的检测精度和实时性。分析了FBD电流检测的原理,通过加入网侧电流的控制作用及超前校正网络的补偿环节,实现FBD检测法的改进。该方法对于减少电流检测的滞后误差,提高系统的谐波及无功电流补偿效果有明显效用。通过Matlab软件建模仿真及实验分析,验证了该方法的正确性。     

以网侧电流为补偿目标的有源电力滤波器预测电流控制

根据有源电力滤波器谐波和无功检测的不必要性的结论,提出了一种以网侧电流为直接补偿目标的APF预测电流控制新方法.首先建立了用于预测电流控制的APF离散化模型,然后根据网侧电流的下一采样时刻的预测值和目标函数挑选出下一时刻的电压矢量.该方法除了可消除采样、计算造成的延时外,还可以省略谐波检测电路及实现等效的PwM发生器,在一定程度上简化了控制电路的软硬件设计,还消除了谐波检测造成的延时,具有良好的暂态性能.仿真结果表明该预测电流控制方法具有良好的补偿性能.     

复杂电网下无功及谐波电流检测算法研究

当电网电压不对称、有谐波畸变、频率突变等情况下,传统的基于瞬时无功功率理论的电流检测法检测结果存在较大误差。根据Ip-Iq电流检测理论,提出一种基于复系数滤波正负序解耦网络的电流检测法,对其进行理论分析和数学建模,设计电流检测网络结构。该方法由于锁相环采用了复系数滤波正负序解耦网络,可在复杂电网情况下准确跟踪基波正序分量相序;由于电流滤波也采用了复系数滤波正负序解耦网络,滤波后的电流可以更精确的实现正负序分离。通过在电网电压不对称、有谐波畸变及频率突变三种情况下对所设计的电流检测网络进行仿真验证,结果表明了本方法的可行性和有效性。     

基于卡尔曼算法的有源电力滤波器谐波检测方法的研究

谐波电流检测技术是有源电力滤波器的关键技术之一,谐波电流检测的精度与速度直接影响有源电力滤波器的补偿精度及速度.常规的谐波电流检测方法速度慢、精度不高,提出采用基于卡尔曼算法的谐波电流检测方法,该方法是以最小均方误差为准则的最优线性估计,只包括矩阵的加、乘与求逆运算,因此,可实现快速、精确的实时检测,还通过仿真验证了该方法的有效性与实用性.     

基于DSP的有源电力滤波器开关控制策略研究

提出了一种简单有效的三相三线并联有源滤波器(Active Power Filter,简称PFC)控制策略,以实现补偿电流的注入,从而消除非线性负载的谐波电流.通过分析三相三线电压型APF拓扑结构和电流误差与变流器状态之间的关系,提出了以无差拍控制作为APF的控制策略,即三相电流综合误差为最小的控制方法,实现了变流器桥臂的关联控制,加快了计算速度,提高了桥臂动作的效率,具有控制精度高、开关频率低的特点.通过实验,验证了所提出的补偿电流控制策略的正确性和可行性.     

滑窗迭代DFT法APF直流侧稳压控制研究

有源电力滤波器(APF)是抑制电网谐波的新型方法,其补偿性能主要取决于谐波检测环节和控制环节,同时直流侧稳压控制是APF正常工作的前提。引入滑窗迭代DFT谐波电流检测方法;提出一种稳压电流各相均分的直流电压控制策略;从功率平衡的角度分析了电压环PI调节器参数设计方法。建立仿真模型及设计实验样机,仿真和实验均验证了滑窗迭代DFT法谐波检测的快速性和精确性,以及所提直流侧稳压控制策略的正确性。