基于电容电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法

针对有源电力滤波器和无功补偿电容器组成的混合型有源电力滤波器(HAPF)的系统谐振问题,提出了一种基于无功补偿电容器电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法。该方法在传统有源电力滤波器电流控制的基础上,通过增加电容电流反馈控制环节,增强系统阻尼,抑制系统谐振。基于该方法,分别就谐波检测电流包含和不包含电容器电流2种情况,详细分析了在电网谐波电压和负载谐波电流2种谐波源激励作用下,系统发生串、并联谐振时的谐振抑制特性。理论分析和实验结果表明,该方法能够有效抑制系统串、并联谐振,提高系统稳定裕度,并对负载谐波电流具有理想的补偿效果。     

应用在高压直流输电系统中的混合型有源滤波器稳定性分析及控制方法

分析了混合型有源滤波器HAPF(hybrid active power filter)在高压直流系统应用时的稳定性问题,其中HAPF采用H桥级联变换器与LC滤波器组合的方案,对高压直流系统的特征谐波电流进行滤波。为了分析在电网阻抗变化时HAPF出现的谐波谐振现象,对HAPF进行了阻抗建模,基于阻抗模型的分析结果,采用了具有延时补偿功能的谐振调节器对阻抗特性进行修正,并从提高稳定性角度提出了相应的控制参数设计方法。阻抗模型分析结果表明,控制系统延时产生的负阻尼是引发稳定性问题的主要原因,采用改进后的控制方法可以将延时产生的负阻尼修正为正阻尼,能够有效避免谐波谐振。在PSCAD中进行仿真建模,并通过阻抗扫描验证了有源滤波器的阻抗特性。仿真案例证实了控制方法的有效性。     

混合型有源滤波器接入LCC-HVDC后的谐振分析及抑制方法

混合型有源滤波器(HAPF)为LCC-HVDC系统的交流侧滤波提供了一种新型的主动滤波方案,但HAPF接入LCC-HVDC后的并网系统存在较大的谐振风险。针对上述问题,首先建立了HAPF的等效阻抗模型,利用阻抗分析法定量分析了HAPF并网系统稳定性与控制延时的大小关系,指出系统稳定性会随着控制延时的增大而降低。在此基础上,提出了基于HAPF离散状态空间模型的谐振抑制方法,通过补偿控制延时来实现谐振抑制,同时采用状态观测器来预测状态变量减少了传感器的数量。最后,利用PSCAD/EMTDC完成仿真验证。结果表明,HAPF具有良好的滤波效果,所提谐振抑制方法能够提高HAPF并网系统的稳定性。     

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。     

LCL型有源电力滤波器的强鲁棒性控制器优化设计

LCL型有源电力滤波器能有效补偿电网谐波,但LCL型滤波器存在谐振问题,电容电流比例反馈有源阻尼是抑制LCL谐振的主要方式。然而,在数字控制下,谐振频率会随电网阻抗变化,导致反馈系数选取困难。针对该问题,研究了适应电网阻抗宽范围变化的反馈系数选取方法,推导不同反馈系数和谐振频率下的系统稳定条件,优化设计适应电网阻抗变化的反馈系数。此外,随着电网阻抗增加,LCL谐振频率减小,系统带宽变窄,有源电力滤波器采用传统准PR控制补偿高次谐波时,系统相频曲线在控制器谐振点容易穿越-180o线,导致系统不稳定。提出加入相位补偿环节以提升控制器增益处相角,并给出详细设计方法。理论分析表明,所提强鲁棒性控制器优化设计方法,可使有源电力滤波器在保证良好谐波补偿能力的同时具有更宽的稳定运行范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

混合有源电力滤波器新型控制策略及稳定性分析

在分析混合型有源电力滤波器(HAPF)工作原理的基础上,对其两种控制策略下谐波和谐振抑制特性进行了分析和对比,提出了同时检测电源谐波电流和电源谐波电压来控制HAPF输出电流的新型控制策略,应用劳斯判据对其稳定性进行了详细分析,分析结果表明系统变得稳定,谐波补偿效果变得理想。仿真及实验结果验证了本文所述控制策略在谐波控制及系统稳定的有效性和可靠性。     

注入式混合型有源电力滤波器在工程中的应用

着眼于电力系统对大容量谐波抑制与无功补偿的要求,提出了将注入式混合型有源电力滤波器(HAPF)应用于中高压系统,同时结合某铜箔厂大型整流装置谐波抑制和无功补偿的工程实例,从项目成本和治理效果两方面具体分析了注入式HAPF的应用优势.在对该新型有源电力滤波器的参数设计进行研究的基础上,为该铜箔厂研制了一套HAPF装置.最后立足于系统的安全稳定性,对无源滤波器在投运时系统的谐振特性进行了研究,并根据现场不同的工况对注入式HAPF的性能进行了仿真研究.其中的一些设计思路和工程经验还可推广到其他大型滤波和无功补偿装置的设计和应用中,为推进大功率的HAPF的实用化进程提供有益的参考和借鉴.     

基于相位裕度补偿的大型光伏电站谐波谐振抑制策略

将电网阻抗对大型光伏电站的影响等效转换为对各台逆变器的影响,分析了等效电网阻抗对系统有源阻尼及稳定裕度的影响:电网阻抗的变化不会使系统有源阻尼失效而引发谐波谐振,但会使系统稳定裕度降低。通过分析稳定裕度对开环截止频率和相位交界频率处闭环增益的影响,揭示出系统谐波谐振机理:稳定裕度的减小导致系统对开环截止频率或相位交界频率谐波的放大作用增强,稳定裕度减小到零时,系统对相应频率谐波的放大作用为无穷大,将引发谐波谐振现象。提出一种基于相位裕度补偿的谐波谐振抑制策略,即采用超前环节补偿系统相位,通过比例环节调整开环截止频率,实现对相位裕度的补偿。所提抑制策略可使系统维持足够的稳定裕度,从本质上抑制了谐波谐振的发生。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种用于配电系统谐振抑制及谐波治理的新型PAPF控制方法

针对配电系统中时有发生的并联电容器与电网阻抗之间谐振的现象,该文首先分析了传统的负载电流检测方式下并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)对系统谐振的抑制情况。分析表明,由于无功补偿电容器的影响,传统控制策略下的PAPF对系统谐振的抑制效果不理想,同时当检测的负载电流中包括无功补偿电容器电流时,系统还有可能出现不稳定的现象。针对这种情况该文提出了一种新的PAPF控制策略,该控制策略可以在进行谐波治理的同时有效抑制负载谐波电流或者系统谐波电压造成的并联电容器与电网阻抗之间的谐振。最后给出了实验验证结果。     

新型单独注入式有源电力滤波器的研究

通过对有源部分进行适当控制来等效增大电网支路的谐波阻抗,以改善无源滤波器的滤波性能和抑制无源支路与电网等效电感之间产生的谐振现象;无源支路在补偿无功功率的同时还可以滤除特征谐波电流.对该系统的稳态补偿性能和抑制谐波谐振性能进行了详细的分析,理论分析和实验结果证明了该系统的可行性和正确性.     

注入式混合型有源滤波器研究

提供了一种大容量、低成本的注入式混合型有源滤波器以适用于高压系统同时进行谐波抑制和无功补偿,其中,利用大容量无源滤波器实现谐波抑制和无功补偿;采用有源滤波器改善系统滤波效果并阻尼无源滤波器与系统阻抗之间的串、并联谐振。讨论了采用检测电网电流的控制策略时,注入式混合型有源滤波器的工作原理,其基本思想是通过对有源部分进行适当控制来等效增大电网支路的谐波阻抗。从抑制电网阻抗与无源滤波器之间的串、并联谐振,改善无源滤波器的滤波效果以及提高整个系统的鲁棒性3个方面详尽分析了注入式混合型有源滤波器的稳态补偿特性。相关仿真结果及工程应用效果均证明了该混合型有源滤波器对于同时进行谐波抑制和无功补偿的可行性。     

基于无谐波检测的LCL-APF直接功率控制

LCL型有源电力滤波器具有补偿带宽高和开关纹波含量低的优点,但由于LCL输出滤波器是3阶系统,在谐振频率处会产生谐振,使稳定控制比较困难。文章提出了一种基于无谐波检测技术的LCL型有源电力滤波器直接功率控制方法,将无谐波检测技术结合到LCL型有源电力滤波器直接功率控制中,该方法省去了复杂的负载谐波电流检测和补偿电流检测,具有良好的有源电力滤波器谐波补偿效果,同时采用直接功率控制提高了系统动态控制性能,此外为克服LCL滤波器谐振问题,在控制器中增加了有源功率阻尼环节。仿真试验结果证明了该方法的正确性和可行性。     

基于APF的电网背景谐波抑制方法研究

针对无源滤波器在抑制电网背景谐波时易发生调谐频率偏移、易与电网产生谐波放大或谐振等问题,此处对基于有源滤波器(APF)的电网背景谐波抑制方法进行了研究。首先,从无源滤波器的背景谐波抑制原理出发,提出一种用于APF的谐波阻抗控制策略,通过调节APF支路特定频率下的阻抗来抑制电网背景谐波电压。然后,提出各电压等级应用场景下适用于谐波阻抗控制原理的APF结构。最后,通过PSCAD/EMTDC平台仿真结果和闽粤联网工程实测数据表明,该控制策略能够有效抑制电网背景谐波,具有较好的实用性。     

LCLLC并网逆变器有源阻尼的延迟补偿方法

针对电容电流反馈的有源阻尼用于抑制LCLLC并网逆变器控制系统的谐振尖峰时,数字控制系统存在的延时会导致系统失稳的问题,提出一种超前相位补偿方法。当电网阻抗变化时,LCLLC滤波器的谐振频率会靠近采样频率的1/6,有源阻尼不能有效抑制谐振,导致系统失稳,通过在电容电流反馈回路中设计串联超前相位补偿器,有效降低系统延时的影响,提高系统应对电网阻抗变化时的鲁棒性。通过搭建一台3 kVA的单相LCLLC并网逆变器样机,验证了所提方法的有效性。     

基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

考虑系统稳定性的级联H桥有源滤波器控制策略研究

系统内的无功补偿电容器会改变电网的阻抗特性,从而和有源滤波器的阻抗在某些频率下相匹配,引发谐振,导致系统失稳.论文针对这一问题,以基于级联H桥拓扑的有源滤波器为应用对象,提出了兼顾滤波和无功补偿的协同控制策略,在滤波的同时取代并联电容器进行无功补偿,以确保系统的稳定运行.该控制策略为了补偿谐波电流,在旋转坐标系解耦控制中的电流内环引入准比例谐振控制器;为补偿无功,采用PI控制器产生q轴基波电流,叠加在q轴谐波电流上来实现.最后,基于考虑并联电容器的电网阻抗和滤波器阻抗进行了系统稳定性分析,根据阻抗稳定性理论论证了为确保系统稳定,让有源滤波器取代并联电容器进行无功补偿的必要性.基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明了所提控制策略的有效性和可行性.     

LCL有源电力滤波器新型控制方法

LCL有源电力滤波器系统稳态误差和稳定性受到电网参数(频率、阻抗)摄动的影响。该文提出一种新的控制方法。包括两个部分,使用传统广义积分器时,电网频率漂移会使其对各次谐波处的积分增益大幅减小,从而增大系统的稳态误差,对此提出一种基于参数在线调整的新型广义积分器;此外为了抑制系统中LCL滤波器谐振,需要加入无源或有源阻尼。电网阻抗在较大范围内变化,会使阻尼作用减弱甚至引起系统不稳定,为此提出基于滑模控制的新型有源阻尼方法。仿真和实验结果证明,新的控制方法使系统对电网参数具有良好的鲁棒性。     

基于LLCL滤波器的SAPF电流控制方法研究

为了抑制并联有源电力滤波器(SAPF)并网产生的高频开关纹波,提出一种基于LLCL并网滤波器的SAPF。LLCL是一种在传统LCL滤波器的电容支路串联一个小电感的滤波器,该LLCL滤波器能在系统开关频率处产生串联谐振,达到吸收开关频率处高次谐波的效果,进一步减小网侧电感值。由于LLCL是一种高阶滤波器,采用并联RC无源阻尼方法抑制谐振峰,该方法简单、易于实现。同时为提高SAPF补偿的灵活性,提出基于比例谐振(PR)控制器的选择性补偿电流控制策略并分析了系统开环稳定性。实验结果验证了该方法的正确性。     

基于阻抗分析法的三相LCL型并网逆变器附加有源阻尼设计

三相LCL型并网逆变器系统中,由于设备与系统间的交互作用可能会造成谐波振荡,严重影响系统正常运行。针对该问题,采用谐波线性化的方法,计及耦合补偿项网侧电压的影响修正阻抗模型,建立了修正后的三相LCL型并网逆变器序阻抗模型,同时从谐振原理及对数频率稳定性角度进行稳定性分析,揭示光伏并网系统高频谐振产生的机理;基于得到的并网系统阻抗特性,针对结合电容电流反馈及串联超前校正的附加有源阻尼环节,考虑阻抗特性曲线进行阻尼环节参数选取,对易振荡频段进行阻抗重塑。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台验证了该方法的正确性和有效性。研究结果表明:附加有源阻尼环节能有效抑制谐波振荡且具有较好动态特性。     

一种新型谐振混合型有源电力滤波器

针对某些场合特定次谐波含量严重超标,研究了一种新型谐振混合型有源电力滤波器(RHAPF)。该拓扑通过并联谐振的高阻抗特点来降低有源部分的基波电流,极大地减少有源部分的容量,通过串联谐振低阻抗的特点来进行特定次谐波抑制,提高RHAPF的特定次谐波补偿性能。通过建立RHAPF的电气模型,分析了RHAPF在不同情况下的谐波补偿性能。通过建立系统的数学模型,采用基于前馈解耦的控制策略对系统进行了控制器的设计。仿真及实验验证了RHAPF拓扑结构及控制策略的可行性,该RHAPF特定次谐波补偿性能良好,能够减少有源部分容量,适用于大功率应用场合。