一种新型有源滤波器谐波提取方法和控制策略

提出并实现了一种能在电网电压存在畸变和不对称条件下准确提取电网中谐波和无功电流的检测方法。从矢量分析角度出发，通过对三相电网电压和电流矢量在dq坐标系下进行投影变换，实现谐波和无功电流的提取。补偿电流采用预测电流控制，获得了较好的补偿特性和控制精度。对5 kVA有源滤波器和150 kVA混合滤波器的实验结果验证了所提出方法的可行性和正确性。     

配电网串并联复合有源电力滤波器的仿真研究

分析了并联型和串联型电能质量补偿器分别补偿负荷电流和电源电压的缺陷及原因，介绍了串并联复合有源电力滤波器(SPAPF)同时补偿电网畸变电压和抑制负载谐波电流的运行机理，提出了适合于SPAPF的电源畸变电压参考量比较检测法、负荷谐波电流dq0检测法以及一种改进的稳定直流电容电压的PI控制策略。仿真结果验证了分析的正确性与设计方案的有效性。     

三相逆变电源不平衡负载研究

负载情况对逆变器的设计和性能都有很大的影响。文中在对称分量法的基础上分析了不平衡负载的情况，并在电压型三相逆变电源数学模型的基础上推导了不平衡分量在dq坐标系下的表达式，提出了基波扰动瞬时值反馈控制器与谐波重复控制器结合的控制方案，分析了控制实现的可能性。仿真和实验结果都证明了该方案对不平衡负载有较强的抑制作用。     

一种基于数学形态学的谐波检测方法

电力有源滤波器能够动态地补偿三相电路中的电流谐波分量，为此必须准确、快速地检测出这些电流分量。文中在αβ变换和dq变换的基础上提出了基于数学形态学的谐波检测方法，并利用MATLAB/SIMULINK软件进行了仿真分析。仿真结果表明，通过合理地选择结构元素，该方法能够快速、精确地检测出电流中的谐波分量。     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器（ACMI）的串联混合有源电力滤波器（SHAPF）及其控制策略。其中，ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长，N个单元逆变器的级联可以输出3^N电平的阶梯波电压。该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源，用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能。与传统SHAPF相比，该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点。数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性。     

有限阻抗型混合有源电力滤波器的新检测方案

有限阻抗型混合有源电力滤波器中应用电压谐波前馈控制，能加强对网 侧电压的谐波抑制。然而，当电压与电流信号共用一个d-q滤波器时，较高幅度的电压信号会降低电流通道的谐波提取质量。文中采用LC滤波器在d-q滤波器前对电压信号进行预处理，能够有效衰减其基波成 分，而对谐波则没有明显改变。分析与实验结果表明，该方法能在保证电流谐波提取质量和 基本不增加控制系统复杂性的条件下，满足网侧电压谐波的提取要求。     

基于逆变器两侧能量平衡的HAPF电流控制策略

针对注入式混合有源电力滤波器（HAPF）实际应用过程中出现的电网基波和谐波电压致使有源部分分压过高并向其传送能量，从而与逆变器产生的电网谐波补偿能量相抑制形成能量脉动，并导致直流侧电压的波动乃至抬升的现象，建立了有源部分逆变器两侧的能量平衡数学模型，在此基础上提出了基于比例增益在线自调整结合递推积分的改进型PI控制器，控制有源部分吸收或释放一定的有功功率，结合检测注入支路回灌谐波电流控制逆变器产生与之相反的抑制电流来抑制能量脉动，然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号。实验结果证明该方法能够有效抑制有源部分逆变器两侧的能量脉动，控制直流侧电压的稳定，从而提高了系统的滤波性能。     

基于dq变换和ANN的电能质量扰动辨识

提出了一种利用dq变换提取信号特征，并结合神经网络来识别电能质量扰动信号类型的方法。该方法通过对测量的某一相电压由单相延迟构造三相，进行dq变换提取扰动的特征量，作为人工神经网络(ANN)的输入，从而对电能质量扰动信号类型进行识别。所提出的方法可用于电能质量扰动的实时监测与统计分析。仿真分析验证了该方法的有效性。     

基于重采样的三相谐波检测瞬时无功功率法

提出了基于重采样的谐波检测方法，克服了数字化谐波检测瞬时无功功率法计算量大的缺点。当信号的最高频率为ω时，第1次采样频率为ω_f≥4ω。需要补偿N′次以下的谐波电流时，重采样频率应不小于(N′ 1 n)ω₀(ω₀为基波频率)。当一个周期内的采样点数为N₁时，重采样频率为ω_min=(N₁/4)ω₀。在重采样的基础上，继承了瞬时无功功率理论谐波检测方法的思想——将基波电流转变成直流分量，据此设计了一个数字谐波检测系统。仿真实验表明，该系统既具有数字系统的准确性和稳定性，又克服了数字滤波器计算量大和实时性差的问题，其动态跟随性有所改善。     

俄罗斯800 MW机组定子接地后备保护分析

绥中发电厂引进俄罗斯800 MW发电机组，定子接地后备保护装置主要由基波零序电压保护和3次谐波电压保护组成。3次谐波组件以发电机出线端3次谐波电压u_S3对时间的导数du_S3/dt>0为启动条件，以发电机定子接地故障后与故障前的3次谐波电压比u_S3′/u_S3>1.25作为测量机构动作判据，保护延时动作于停机。通过分析表明，该装置的3次谐波组件保护发电机靠中性点侧0～40%的定子接地故障，原理简单、新颖，不受一次设备接线方式的限制，性能也较好，适合作为大型发电机定子接地后备保护，也可为只配备零序电压保护的发电机增设3次谐波保护之用。〖ＫＨ５Ｄ〗     

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。     

基于基波磁通补偿的串联混合型APF滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器（APF）中，由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源。串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用，使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压，导致逆变器输出电流中含有一定谐波，影响了滤波器的滤波效果。文中以脉宽调制逆变器为核心，建立了滤波器的数学模型，并对其滤波特性进行了分析。提出了改善其滤波效果的3项有效措施，即适当增大逆变器输出滤波电感、合理选择串联变压器原副方变比、采用电压前馈控制技术。设计了一套基于数字控制的10 kVA APF样机，实验结果证明了原理分析的正确性。     

一种简单实用的基波检测方法

基波信号检测是有源滤波器的关键技术之一。提出一种采用并联谐振检测电网中基波信号的方法，该检测电路由一个LC电路构成的选频网络构成。理论分析表明：该选频网络对基波电流的阻抗远大于谐波阻抗，当被检测电流信号流经时,输出电压基本不含谐波。以一组电路参数为例研究了该选频网络的幅值响应、相位响应和动态响应，并分析了这种检测方式的优缺点。实验证明该检测方法具有优良的滤波效果和较快的动态响应。     

自适应振荡过程的Ucosφ精确算法

提出了自适应跟踪振荡过程的精确计算方法，这种算法将差分全波傅里叶算法作为数字滤波器对输入信号进行滤波，然后用短数据窗（3点）先算出信号的频率，进而精确计算出信号的幅值和相位。用此算法求出的I>Ucosφ数值精度高，收敛性好，更真实地反映了电力系统振荡过程中发生三相短路时保护安装处电压和电流的变化；因此可以大大缩短I>Ucosφ作为电力系统振荡过程发生三相短路判别元件的动作时间，提高整套保护的性能。数字仿真结果验证了该算法的正确性。     

基于输电断面N-1静态安全潮流约束的联切负荷方案

电网中的一些输电断面受线路安全电流限制不能满足N-1原则时，为了保障系统的安全稳定运行，一般采取线路过载联切负荷措施。文中将基于输电断面N-1静态安全潮流约束的联切负荷方案分解为两个子问题，即确定联切负荷节点问题和实施联切负荷措施问题，基于直流潮流给出了整数规划数学模型及算法，算例采用实际电网中的联切负荷方案制定问题，结果表明，提出的分析方法简捷、可行，能够适用于实际系统。     

三相四线制下中线谐波电流治理的新方法

提出了一种中线谐波电流治理的新结构，该结构由新型无源滤波器和有源滤波器串联构成。其中无源滤波器包括3次、9次单调谐滤波器和高通滤波器，每个滤波支路都由三相电容器连接成星形后与一个电感(高通滤波器中还有一个并联电阻)串联构成。电网中的非零序电压全部由电容器承担，同时，流经无源滤波器电感和有源滤波器中的电流仅为谐波电流，大大降低了有源滤波器的容量和成本。文中分析了其基本原理：当有源滤波器输出一定的电压时，不仅可以使零序谐波电流完全流入滤波器中，而且可以抑制系统零序谐波电压产生谐波电流，从而使电网侧中线中仅含基波电流。文中提出了一种简单的控制方法，它仅利用电网侧零序谐波电流作为控制信号来产生有源滤波器所需的驱动信号。最后，利用PSCAD/EMTDC进行了仿真验证，仿真结果表明该结构中的有源滤波器的容量较小而且滤波效果较好。     

采用IGCT电压型三电平逆变器的高压变频调速器

摘要： 集成门极换向型晶闸管(IGCT)的优良性能使其适合于实现高-高方式的高压变频调速装置。文中提出了基于IGCT中点箝位电压型三电平逆变器的高压变频调速装置主电路，并给出了一台6 kV/1 800 kVA高压变频调速装置的实现。装置交流输入侧采用变压器隔离的24脉冲整流电路来保证输入侧功率因数大于0.96，中间直流环节直流电压为10 kV，逆变部分采用中点箝位(NPC)电压型三电平逆变器输出三相6 kV线电压，每只开关器件由2只4.5 kV IGCT器件串联构成。逆变器采用变频的特定谐波消除脉宽调制(SHE-PWM)，且输出侧采用LC滤波器来减小输出电压的谐波畸变率及dv/dt。装置采用IGCT作为电子开关进行输出过电流保护。装置实验表明，这种高压变频器具有很好的性能及可靠性。     

基于Laguerre多项式的谐波求和问题

提出了一种处理电力系统中具有不同相角分布时随机谐波矢量（电压和电流）的求和问题的新方法。首先将几个随机谐波矢量进行X-Y轴正交分解，得到分量和的k阶矩后，利用Laguerre多项式求解其近似概率密度函数(PDF)。根据分量和的PDF进行X-Y轴矢量合成，得到用Laguerre多项式形式表达合成后幅值的PDF。最后对2个谐波电压矢量幅值的近似PDF和由实测值（各1 440个点）相加得到的PDF进行对比，证明了该方法的有效性。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性，提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源，而并联变流器控制为基波正弦电压源，从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力，既改善了电网侧的电能质量问题，实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数，也改善了负载侧的电能质量问题，实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

电压源型电能质量控制技术研究

设计了应用于配电网的电压源型电能质量控制系统，该系统主要包括整流器、三相逆变器、控制器、电压电流检测电路等。研究了提高用户电压质量的电压无功控制规律，设计了抑制电压波动和闪变的控制系统，并分析了控制系统的稳定性以及控制作用与网侧阻抗的关系。给出了谐波电压模拟检测电路并对其幅频特性和相频特性进行了仿真计算。通过电能质量控制系统与电网间同步运行试验和谐波电压抑制试验，实现了逆变器与电网的同步运行控制以及负载谐波抑制控制。