基波磁通补偿串联混合型有源电力滤波器滤波特性分析

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。     

高压大容量串联混合型有源电力滤波器的关键技术

基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(active power filter,APF)应用于高电压、大容量的谐波抑制场合时,受变压器励磁支路谐波电压的影响,逆变器不能等效为基波电流源,其输出电流将含有大量的谐波,从而影响滤波效果。以逆变器为核心,推导出在励磁支路谐波压降影响下的串联变压器的谐波等效阻抗。并以此为基础,从理论上分析励磁电感和变比对串联变压器谐波等效阻抗和APF滤波效果的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,针对广东某厂10kV、1MVA电力负荷,研制一套基于基波磁通补偿的串联混合型有源滤波器工程样机,取得非常好的滤波效果。     

一种新的采用低自感串联变压器的串联混合型有源电力滤波器

为降低逆变器容量和提高系统可靠性,该文提出一种新的采用低自感（或自阻抗）串联变压器的串联混合型有源电力滤波器。不同于传统结构,该混合滤波系统中的串联变压器自感很小,其标幺值仅为0.01~0.10,且串联有源滤波器不再控制为谐波电压源或基波电流源,而是控制为谐波电流源。在该方案中,逆变器和串联变压器二次侧绕组均无须承受很大的系统基波电流,而只承受一定倍数的滤波后系统谐波电流,其代价是逆变器在原来承受谐波电压的基础上叠加承受1~10％的系统基波电压。另外,该拓扑无须谐振于基波频率的LC旁路,降低了整个滤波装置的成本、损耗。仿真和实验结果表明,该新型滤波器具有良好的滤波效果。     

一种三相大容量有源电力滤波器的研究

为了提高串联型有源电力滤波器的容量,提出串联变压器的二次侧多补偿绕组结构。每个补偿绕组配置一个逆变器,通过逆变器向相应的补偿绕组注入基波电流,当变压器原副边基波电流满足基波电流补偿条件时,串联变压器的一次侧对基波电流呈现很低的阻抗,而对谐波电流呈现很高的阻抗,从而迫使谐波电流流入无源滤波电路。研制了一套100 kVA的样机,实验结果证明此滤波器具有很好的滤波特性。     

一种新型串联混合型有源电力滤波器

提出一种新型可调电抗器的控制方式,其基本思路为:检测变压器一次侧的电压作为参考信号,采用一个电力电子逆变器跟踪该电压产生一个可调电压,并将该可调电压施加到变压器的二次侧,则变压器一次侧呈现为可调电抗器。将该可调电抗器应用到有源电力滤波器中,提出了一种新型串联混合型有源滤波器,可调电抗器串联在电力系统和谐波源之间时,检测变压器一次侧的谐波电压并采用电力电子逆变器产生一个谐波电压施加到变压器的二次侧,当施加到二次侧的谐波电压和一次侧的谐波电压满足一定关系时,则变压器一次侧对基波呈现变压器一次侧的短路阻抗,而对于谐波呈现为一个高阻抗,起到了隔离谐波的作用。该滤波器具有逆变器容量小、滤波效果好等优点。采用电压型谐波源和电流型谐波源的实验结果证明了该原理的有效性。     

基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波方法研究

针对电力电子装置谐波源,提出基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波新方法。该方法在谐波源前串联变压器,二次侧以基波单调谐环节作为负载,该环节使得基波电流无衰减通过,而对于谐波电流呈现高阻抗,从而使得变压器一次、二次侧只含有基波电流和谐波电压,电源侧基本不含谐波成分,达到滤除谐波的目的。建立了系统模型并利用Matlab仿真对比分析,结果表明,此无源滤波方法不仅滤除谐波电流效果明显,而且能够有效滤除谐波电压。     

基于并联变压器的新型有源电力滤波器控制策略

提出了一种由并联变压器和电压源型逆变器组成的新型有源电力滤波器控制策略。具体方法：将变压器一次绕组与谐波源并联,检测变压器一次侧基波电压作为指令信号,控制电压源型逆变器的输出电压加在变压器的二次侧,当逆变器输出电压与变压器一次侧基波电压满足一定条件时,对基波分量而言,有源电力滤波器等效为一个可调电抗以补偿无功;对谐波分量而言,有源电力滤波器等效为变压器漏抗,从而疏导谐波流入变压器一次绕组。最后的仿真结果验证了该策略的可行性。     

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。     

并联混合有源电力滤波器的关键技术研究

提出并实现了一种新型的并联混合有源电力滤波器(PHAPF)结构及其控制策略,即在一个低容量三相APF的逆变器交流输出侧串接LC 7次串联谐振无源滤波器.LC的存在大大降低了逆变器所承受的基波电压,与传统并联有源滤波器相比,有源滤波器的容量可大大降低.通过数字控制对三相电网电流矢量在d,q坐标系下进行投影变换,实现谐波和无功电流的精确提取与控制.对20 kVA PHAPF的仿真分析和实验结果均证明所提方法能提高无源滤波器效能,降低有源部分容量和改善整个滤波装置的滤波性能,性价比高且实用性强.     

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。     

一种新型单相并联型有源电力滤波器

提出一种基于谐波磁通补偿原理的单相并联型有源电力滤波器。并联变压器的一次侧绕组与谐波负载相并联,二次侧绕组与逆变器相联,通过对变压器一次侧电压方程分析可知,当采用逆变器在变压器的二次侧注入与一次侧谐波电流呈一定补偿系数的谐波电流时,变压器一次侧对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输入电力系统中的谐波电流流入变压器支路。通过建立系统的数学模型进行了系统的稳定性分析及稳态误差估算。实验表明,该新型单相并联型有源电力滤波器简单可靠,并取得了较好的滤波效果。     

一种实用的串并联混合有源电力滤波器

设计了一种实用的串并联混合有源电力滤波器,分析了其结构、工作原理和滤波性能。在该滤波器中,串联在系统和谐波负载之间的零磁通变流器可自动对基波呈低阻抗、对谐波呈高阻抗,从而实时检测出剩余谐波电流流过变流器时产生的谐波电压降、实现滤波;逆变器可产生一个与检测到的谐波电压成正比的电压。通过将耦合变压器与无源电力滤波器串联后并入电网,减少了流入系统的谐波电流。实验结果验证了该滤波器设计原理的正确性,表明其能有效降低滤波器有源部分的容量,具有良好的滤波性能。     

采用负载电压检测控制方式的串联型电力有源滤波器

在分析串联型电力有源滤波器工作原理的基础上,通过扩展电源电流检测控制方式,提出了一种新的负载电压检测控制方式,同时讨论了ＰＷＭ逆变器及其直流侧电压的控制方法。在此基础上,研制了采用新控制方式的串联型电力有源滤波器实验样机,进行了相应的实验研究。结果验证了负载电压检测控制方式的串联型电力有源滤波器的有效性,并且表明比电源电流检测控制方式更好的谐波补偿性能。     

一种新型的并联混合型有源电力滤波器

提出一种新型的基于阻抗可控的并联混合型有源电力滤波器。通过对带气隙的线性变压器的电压方程分析得知，当变压器二次侧注入的补偿电流和一次侧的电流满足一定的补偿条件时，变压器对谐波电流呈现近似为零的低阻抗，对基波电流呈现连续无极可调的电抗。从而不仅能够有效地抑制谐波，与无源电力滤波器相结合，还能够实时补偿无功功率。针对该原理提出一种新型的指令电流运算方法。此新原理在高压交流电力系统柔性输电装置中将有着广阔的应用前景。实验结果证明此有源电力滤波器新原理的正确性。     

新型谐振式混合有源滤波器的研究

为减小有源滤波器的容量,提出了一种新型混合有源滤波器的拓扑结构。其基本思想是:根据分流原理,适当控制有源部分来等效增大系统支路的谐波阻抗,提高无源滤波器的滤波效果;将有源部分与基波谐振电路并联来减小有源部分容量;合理地配置注入支路的参数,以保证滤波器具有较好的滤波能力和一定的无功补偿能力。仿真和实验结果证明了所提出的混合有源滤波器的可行性和正确性,所提出的拓扑结构消耗的有效材料少,体积小,占地面积小。     

一种高压大容量有源电力滤波器研究

提出一种新型的基于变压器谐波电流补偿的高压大容量有源电力滤波器。变压器采用副方多补偿绕组结构,原方绕组与谐波负载相并联,副方补偿绕组分别与逆变器相联。实时检测变压器原方绕组的谐波电流,通过逆变器产生与原方绕组谐波电流成比例的谐波补偿电流注入变压器副方多补偿绕组中。当原、副方绕组的谐波电流满足谐波电流补偿条件时,变压器原方绕组对谐波电流呈现近似为零的低阻抗,而对基波电流呈现很大的励磁阻抗,从而输导高压电力系统中的谐波电流流入变压器支路。仿真结果证明了这种滤波新原理的正确性。