Quasi-passive filter for harmonic filtering

To overcome the limitations of conventional shunt passive filters, a quasi-passive filter has been proposed in this paper. It comprises of a parallel and series tuned LC tank circuit. Unlike the conventional shunt passive filter, the quasi-passive filter utilizes a large value ac capacitor. Unipolar dc capacitors and power semiconductor devices are used to realize the large value ac capacitor. The operation of the quasi-passive filter is simple and it does not require the complex control methods of active power filters. The proposed quasi-passive filter is verified through analysis and simulation.     

基于双极性直接式AC/AC变换的单相动态电压恢复器

动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置。针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PWM)型直接式AC/AC变换的DVR所存在的换流、飞跨电容电压平衡等问题,文中提出了一种基于双极性直接式AC/AC变换的单相DVR。该DVR所使用的PWM型AC/AC变换拓扑具有输入、输出共地特点,同时,该DVR能够在较为简单的控制策略下实现系统电压的双极性调控且其在运行过程中有效解决了换流问题。为了验证所提出的DVR的工程价值,在理论分析的基础上,搭建了1 kW的实验平台对其合理性与有效性进行了验证。     

基于直接交交变换技术的单相有源滤波器分析

应用逆变技术的传统有源滤波器需要采用电解电容器组进行储能,具有体积大、价格高且可靠性低等缺点。针对这一问题,文中研究了一种无需直流储能单元的单相交交型有源滤波器。介绍了基于偶次谐波调制技术的无功和谐波综合补偿原理,采用傅里叶级数法和数据拟合方法得到了占空比中各偶次调制项与补偿电流中各奇次分量之间的频率、数量对应关系。针对偶次调制波耦合控制的问题,提出了一种解耦调制策略,使得系统补偿精度和稳定性提高,设计了单相综合补偿方案,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提方案的可行性。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

新型并联混合式电能质量调节器的研究

并联混合式电能质量调节器结合了有源电力滤波器(APF)和传统无功功率补偿装置的优点．在抑制电网谐波和补偿无功功率方面有着良好的应用前景。文中采用d，q法计算指令电流，将无差拍控制技术与空间矢量脉宽调制(PWM)技术相结合来产生补偿电流。通过分相控制的永磁机构真空断路器同步投切电容器组实现对电力系统中无功功率的快速动态补偿，并校正负载不平衡。整个装置在提高配电网电能质量的同时，也降低了大容量情况下自身的成本。     

110kV风电场升压站MSVC型动态无功补偿装置的应用

MCR型SVC装置(MSVC)是提高功率因数、改善电能质量、节约能源、提高系统稳定性等方面的理想选择。本文以实际工程为例,给出了110 kV风电场升压站工程35 kV MSVC成套装置的方案、功能设计、结构、控制策略等要求,指出了MSVC是一种较为合理的动态无功补偿方式,在动态无功补偿性价比方面具有一定的优势。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

A proposal of a power distortion compensator using a matrix converter

Recently, renewable resource supplies, such as fuel cells, photovoltaic cells, wind power, and engine generators for distributed power systems have been studied intensely. Conventional compensators with switching devices are constructed based on a voltage source inverter using six arms. Therefore, conventional power quality compensators require a large electrolytic capacitor in the DC link part of the equipment. The use of a large capacitor hinders downsizing efforts and the lowering of equipment costs. Direct converters, which do not have a large electrolytic capacitor and an initial charge circuit, can be used to realize downsizing and lowering of equipment costs, when compared with conventional converters. This paper proposes a new application of a matrix converter to a PM generator for power quality compensation, such as reactive power compensation, harmonic current, and power interruption. The novel point of this work is that the matrix converter provides reactive power with harmonic current. Simulated and experimental results confirm that the matrix converter can maintain high performance the same as a conventional active filter and an uninterruptible power supply (UPS). © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(4): 37–44, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20972     

基于功率平衡原理的单相串联有源电力滤波器

提出一种基于功率平衡原理的串联型有源电力滤波器(APF)。在分析串联型有源电力滤波器功率平衡特点的基础上，导出基于功率平衡的串联APF的控制策略和控制方程，分析了串联APF直流侧电压的确定原则和设计公式。所推荐的控制方式不需要进行复杂的基波检测和计算，只需要检测APF直流侧电容电压和电源输出电流，仅用简单的模拟电路就可以实现，可以同时补偿谐波和无功电流。仿真结果表明基于功率平衡原理的串联型APF对电压型谐波源具有较好的补偿效果，证明了理论分析的正确性。     

三相有源滤波器直流侧电容与电压波动关系分析及设计

有源滤波器的直流侧通常配置很大的电解电容,电解电容器的电压纹波额定值较低,损耗较大,应对电容值做出合理选择以避免内部发热。面对大容量的谐波补偿要求,并联有源滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)需要进一步降低系统体积和成本。针对电容值与直流电压纹波关系这一问题,分析了三相SAPF补偿系统的瞬时功率流动,得到对直流电压波动有影响的功率分量,并在特定的负载条件下求取了振荡功率的积分值,得到电容能量波动的精确值,提出了一种考虑电容纹波电压关系的电容容量优化设计方法。利用MATLAB仿真模型并与其他文献比较,验证了所提思路及结果的正确性及有效性。     

基于互补策略的新型单周控制有源滤波器

介绍了单周控制有源滤波器的原理，针对经典单周控制有源滤波器存在的诸如电流直流分量问题、局部稳定问题等，提出了单周控制有源滤波器的互补控制策略、电流直流分量负反馈策略和两路信号差值积分负反馈策略。新控制策略的采用彻底克服了经典单周控制有源滤波器的电流直流分量问题，实现了单周控制有源滤波器的全局稳定，并消除了电流交越失真，使得具有诸如无须参考信号、检测量少、控制简便、波形质量高、动态跟踪性能好、抗干扰能力强等显著优点的单周控制有源滤波技术达到实用化程度。实验结果证实了所述控制策略的有效性。     

级联H桥APF软启动方式的研究

针对级联H桥多电平有源滤波器APF(active power filter)在投入电网启动过程直流侧电容电压上升对级联APF的冲击问题,在不改变级联拓扑结构的前提下,提出一种适用于级联APF的软启动方式。整个软启动过程包括预充电阶段、升压充电阶段和切除充电电阻阶段,可以有效地将级联APF的电容电压充电至设定值,不会对APF造成冲击。级联H桥七电平仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于功率平衡及时滞补偿相结合的双级式变流器协调控制

在光伏、锂电池储能等分布式发电系统及微网中,包含DC/DC和DC/AC两级功率变换模块的双级式功率变流器作为能量汇集和交换的核心设备而得到广泛应用,其协调控制则是保证系统稳定运行的关键。首先利用经典控制理论从动态性能方面分别对前后级控制器参数进行设计;然后在全系统状态空间小信号模型基础上,利用特征值理论进行稳定性分析;最后为抑制暂态时直流母线电压冲击和波动,提出基于功率平衡和时滞补偿(一阶微分环节)相结合的前馈补偿方法。实验结果表明,采用本文提出的控制器设计和分析方法获得的系统动态与稳态性能和理论分析一致;应用该前馈补偿方法,能有效抑制暂态时直流母线电压冲击和波动,提高系统动态响应。     

直流输电工程用滤波电容器的特殊维护措施

交直流滤波器在运行中发生的故障将直接影响直流输电工程的能量可用率,而交直流滤波器的电容器又是较容易发生故障的设备.为提高直流输电工程的能量可用率,本文提出了对直流输电工程中电容器采取特殊维护的措施,介绍了特殊维护的周期、项目和标准.通过统计对比4个换流站特殊维护前后滤波器电容器的故障率,证明了该措施可以有效降低滤波器在...     

静止无功补偿装置在输电系统中的应用

阐述了静止无功补偿装置（SVC）对改善电网枢纽点的电压控制;提高静态和暂态稳定性,增加输电能力;抑制系统暂时（工频）过电压;增加阻尼,抑制低频和次同步振荡,提高输电功率;改善直流换流站动态无功补偿性能等功能,以及在国内外高压输电系统中的应用情况,并给出了应用实例.我国电网正处在快速发展阶段,随着输电系统SVC技术国产化的成功,SVC在国内电网中的应用会有广阔前景.     

An Isolated PFC Zeta-forward Single-stage Single-switch for LED Driver Without Electrolytic Capacitor

Abstract

The high-brightness light-emitting diodes (LEDs) require an AC/DC converter with power factor correction (PFC). The large output electrolytic capacitor, which is used to minimize the low frequency LED current ripple, degrades the operating lifetime of the LED driver. In order to increase the lifetime of an AC–DC LED driver, the electrolytic capacitor should be eliminated without significantly increasing the output current ripple. In this article, an isolated single-stage single-switch AC/DC high power factor LED driver without electrolytic capacitor is proposed in which a zeta power factor (PF) corrector is integrated with a forward converter. The detailed theoretical analysis and design procedure of the proposed single-stage PFC converter is presented. The experimental results of a 110 V_rms, 21?W prototype verify the theoretical analysis. The input PF is 0.99 in the proposed converter that complies with lighting equipment standards such as IEC-1000-3-2 for class C equipment.     

无刷直流电机无电解电容控制系统研究

在单相交流电源供电的电机驱动系统中,逆变器的直流母线侧通常并联一个几百或几千微法的电解电容,使用大电解电容稳定了母线电压,然而电解电容存在着寿命短,可靠性低等缺点。因此,本文提出了一种应用于无刷直流电机驱动系统的新型无电解电容功率变换器,该电路实现了电网侧与电机侧的功率解耦,通过功率平衡原理,使得电机侧的功率趋于稳定,并且具有寿命长,电网侧电能质量高等优点。同时,针对无刷直流电机换相转矩脉动大的缺点,在电机侧通过移相控制信号对转矩脉动进行了有效的抑制。最后,分别通过仿真和实验,验证了该无电解电容变换器及其控制算法的有效性。     

基于高功率因数控制的永磁同步电机无电解电容驱动系统控制策略

永磁同步电机无电解电容驱动系统因其成本与寿命的优势,在白色家电领域逐步得到广泛的应用。然而,由于使用小容量的薄膜电容取代大容量的电解电容,母线电压会以两倍工频波动,在母线电压处于波谷时,逆变器输出电压容易饱和,导致控制性能恶化,网侧电流畸变。因此,提出了一种基于高功率因数控制的转矩控制环和电压矢量修正策略,能够有效提升网侧功率因数,抑制网侧电流谐波并符合IEC 61000-3-2标准。该算法的有效性通过仿真得以验证。