基于DSP的有源电力滤波器的实现

为了将自抗扰控制算法应用于有源电力滤波器,研究了基于DS1104控制板的并联型有源电力滤波器的硬件设计和控制算法实现问题.选定智能功率模块(IPM)为有源电力滤波器的主电路之后,给出了系统硬件的总体结构和布局.采用DS1104控制板,可以直接利用MATLAB/Simulink软件,设计系统的自抗扰控制框图,并能将控制框图自动转换成源代码,下载到DSP中运行,实现系统的自抗扰控制.实验结果验证了硬件实现方式的正确性,并且由于DS1104的卓越性能和友好的工作界面,可以简化系统的实现、降低设计成本.     

基于LADRC的三相四线制并联型有源电力滤波器系统分析

为改善三相四线制有源电力滤波器控制器的动态响应速度和性能,首先建立了一种典型三相四线制并联型有源电力滤波器(SAPF)的数学模型;然后设计了1阶线性自抗扰控制器(LADRC)对其进行控制;最后利用经典控制理论在频域对2阶线性扩张状态观测器的收敛性进行了分析;推导了基于1阶线性自抗扰控制器的三相四线制并联型有源电力滤波器系统的抗扰特性和稳定性问题。仿真结果表明,此控制方案优于传统比例–积分–微分控制器,具有良好的跟踪效果和抗扰特性。     

并联混合型有源电力滤波器的线性自抗扰控制及稳定性分析

建立了一种适用于中高压系统的并联混合型有源电力滤波器的一阶数学模型,在其状态空间模型基础上设计了用于状态观测和扰动估计的线性扩张状态观测器及误差反馈控制律,考虑到时滞对象本身就反应迟缓,去掉跟踪微分环节,从而建立了用于电流跟踪的一阶线性自抗扰控制器。通过李亚普诺夫稳定性理论分析了采用一阶线性自抗扰控制器时并联混合型有源电力滤波器的稳定性,得出系统是渐进稳定的,也是工程意义上稳定的。将一阶线性自抗扰控制器应用于某10 kV线路下并联混合型有源电力滤波器的电流跟踪控制进行仿真研究,结果表明线性自抗扰控制器能够很好的处理超调和快速性之间的矛盾,性能优于传统的PI控制器,验证了基于线性自抗扰控制策略的有效性。     

基于自抗扰控制器的有源滤波器直接电流控制

为提高有源电力滤波器的控制策略水平,本文分析了电压型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的有功功率平衡,在此基础上提出了一种基于自抗扰控制器的有源电力滤波器的直接电流控制方法.将负载电流和电源电压等因素作为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿.无需检测谐波电流及无功电流,省去了复杂计算,简化了控制器的设计.仿真结果显示:电网电流被补偿为与电网电压同相位的正弦波,证实了该控制方法是可行的.     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

混合型有源电力滤波器结构和控制算法的研究与实现

讨论了混合型有源电力滤波器的设计思路及实现方案。混合型有源电力滤波器由无源补偿器和有源滤波器共同组成,采用了混合控制补偿的方法,实现了宽范围、大容量、动态补偿的设计要求。同时,其基于DSP的高性能数字化控制平台,改进的控制算法,优化的控制策略,大大提高了补偿设备的实时性及补偿的效率和质量。     

混合型有源电力滤波器结构和控制算法的研究与实现

讨论了混合型有源电力滤波器的设计思路及实现方案。混合型有源电力滤波器由无源补偿器和有源滤波器共同组成,采用了混合控制补偿的方法,实现了宽范围、大容量、动态补偿的设计要求。同时,其基于DSP的高性能数字化控制平台,改进的控制算法,优化的控制策略,大大提高了补偿设备的实时性及补偿的效率和质量。     

现代控制理论在有源电力滤波器中的应用

随着电力电子技术和控制技术的飞速度发展,现代控制理论在有源电力滤波器中得到了广泛的应用。对现有的研究成果进行了综述,以便充分了解研究现状和发展趋势。概括了有源电力滤波器的基本工作原理、技术特点,详细论述了自适应控制、滑动模控制、反馈线性化解耦控制、无源性控制和智能控制在有源电力滤波器中的应用,给出了各种控制算法的特点及现有研究的不足。有源电力滤波器现有控制算法研究的缺点以及系统中不确定性较多的特点,需要应用鲁棒性较强,对模型依赖性不强的控制算法。如滑模控制、鲁棒控制、无源性控制和智能控制等,才能达到更好的控制效果。     

混合有源电力滤波器的新型电流迭代学习控制

混合有源电力滤波器可以动态抑制电网谐波电流和补偿容性无功功率,改善电网电能质量。针对传统PI型迭代学习控制算法在并联有源电力滤波器应用中的不足,算法收敛性严重依赖于学习控制的初始输入,迭代学习控制器的参数是定常值,会影响有源滤波系统的控制性能。本文提出一种新型PI迭代学习控制算法,将其应用于混合有源电力滤波器系统的电流反馈控制中,得到了应用迭代算法的收敛性条件,并采用一种改进的Ziegler-Nichols方法对控制器参数进行了优化,以提高系统的控制精度。为了提高系统的动态响应性能,提出一种谐波电流误差的反馈-前馈控制策略,其中电流误差信号的D型前馈控制环节用于实现滤波器系统的电流快速补偿,同时利用一个三层BP神经网络对前馈控制增益进行优化。仿真和实验结果证明了该迭代算法及控制策略的可行性与有效性。     

基于TMS320F2812的混合型有源电力滤波器的研究

本文提出了基于TMS320F2812的混合型有源电力滤波器的设计思路及实现方案。混合型有源电力滤波器由无源补偿器和有源滤波器共同组成,采用了混合控制补偿的方法,实现了宽范围、大容量、动态补偿的设计要求。同时,其基于TMS320F2812的高性能数字化控制平台,改进的控制算法,优化的控制策略,大大提高了补偿设备的实时性及补偿的效率和质量,可有效抑制供电网的谐波。     

交直流混合微电网虚拟APF的研究

针对各种非线性负荷接入混合微电网导致交流母线电能质量恶化、交直流混合微电网电能需要双向流动的问题,提出一种虚拟APF拓扑结构及其控制策略。通过采用瞬时功率理论,设计了恒功率控制系统。依据交直流混合电力系统功率需求,控制虚拟APF灵活工作在有源电力滤波、整流和并网逆变三种工作模式。在实现直流微网与电力系统之间功率双向流动的基础上,对交直流混合微电网系统中谐波进行治理,提高了接口变流器的利用率,降低了系统运行成本。仿真验证了所提虚拟APF拓扑结构及其控制策略的正确性及可行性。     

配网并串补模块交互影响分析与并补协同策略研究

针对串并联电能质量补偿装置联合运行时潜在的谐波交互影响问题,以串联电压型补偿装置DVR、并联电流型补偿装置APF为例,分析延迟效应的非线性因素对电网残余谐波电流的影响。构建基于DVR与APF联合运行的简化等效阻抗模型,分析潜在并联谐振问题,并给出解决方案。针对常态化重要负荷的谐波补偿问题,对比分析单台式、阵列式APF等两类运行模式的特点及适用场合。针对模块化APF阵列运行损耗问题,提出了基于等损耗微增率补偿策略的集中控制模式,并开展了APF阵列的工程应用案例分析。     

数字电力系统(DPS)

提出了数字电力系统（DPS）的概念,并对其主要功能、所需进行的基础研究工作以及如何实现等问题进行了阐述。数字电力系统有助于实现电力系统的科学化管理和决策以及系统状态实时评估,改善系统的安全稳定性,制定和实施经济运行策略,对电力系统实施紧急控制和反事故控制等。最后还专门论述了建立数字电力系统所需的硬件支持问题。     

DSP-Based Real-Time Implementation of a Hybrid H ∞ Adaptive Fuzzy Tracking Controller for Servo-Motor Drives

An embedded hybrid Hinfin adaptive fuzzy control structure is implemented for trajectory tracking control of a brushless servo drive system. The control structure employs a fuzzy logic controller incorporating an Hinfin tracking controller via an acceleration feedback signal. The fuzzy logic controller is equipped with an adaptive-law-based Lyapunov synthesis approach to compensate for system uncertainty and random changes in the external load acting on the drive system. The proposed control structure is experimentally verified on a state-of-the-art dSPACE DS1104 digital signal processor (DSP)-based data acquisition and control system in a laboratory 1-hp brushless drive system. The controllers are first designed in Simulink. Then, the Real-Time Workshop is used to automatically generate optimized C code for real-time applications. Afterward, the interface between MATLAB/Simulink and the dSPACE DS 1104 allows the control algorithm to run on the hardware processor of the DSP. The result is a powerful testbed for the rapid design and implementation of the hybrid tracking controllers for a wide variety of operating conditions. Experimental results are provided to verify the effectiveness of the proposed controller. Considerable improvement in the performance generated by the hybrid controller is compared with the traditional Hinfin controller     

基于EL模型的TNPC型APF自抗扰无源控制策略

提出一种基于三电平T型中性点箝位(TNPC)型有源电力滤波器(APF)自抗扰无源控制策略,有效解决了传统TNPC型APF控制策略存在控制性能不佳的问题。建立了TNPC型APF的欧拉-拉格朗日(EL)模型,基于系统的无源性,采用注入阻尼的方法,设计了电流内环的无源控制器,从理论上保证了系统的稳定性。在电压外环使用了自抗扰控制(ADRC)技术,有效提高直流侧电压控制能力,缓解了超调的问题,使系统具有良好的动静态性能,并维持了直流侧电压的稳定。仿真和试验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

南方电网中多个直流系统间的协调功率恢复策略

提出了一种当协调馈入点间电气距离很近时多个直流输电系统间的协调功率恢复策略，即在交流侧故障被切除后的系统恢复期间，在各直流子系统的逆变侧采用定交流电压控制，同时在整流侧修改直流功率的给定值。该策略可以改善南方电网中3个直流系统的恢复性能，在某些严重故障发生后，不切或少切负荷便可使系统稳定，并且对不同的故障类型和地点均具有较好的适应性。     

基于DSP的并联有源电力滤波器的设计

提出并实现了一种基于数字信号处理器（DSP）的三相三线制并联有源电力滤波器装置,介绍了装置结构、硬件和软件的实现,谐波检测算法和控制策略。通过实验证明该装置有良好的跟踪和补偿效果,谐波得到抑制,无功被补偿,电网波形接近正弦波,达到预期效果。     

一种用于矩阵变换器的简化非线性自抗扰控制策略

矩阵变换器的电力直接变换特性使其输出侧性能极易受扰动影响,所以对矩阵变换器系统采取控制是非常必要的。由于矩阵变换器的非线性、多变量和参数时变性使其数学模型不能被确定,因此在内外部扰动不稳定的条件下,设计PI常数的单闭环控制系统并不那么成功。将一种与对象模型无关的自抗扰控制器应用于矩阵变换器系统,并且为解决自抗扰控制器控制模块的不光滑非线性函数导致矩阵变换器系统输出量谐波成分增大的问题,在自抗扰控制器的基础上,改进了自抗扰控制器模块的非线性函数并简化了其控制环。实验结果表明:当该自抗扰控制器用于矩阵变换器系统控制调节时,无论是在电网输入侧本身存在谐波污染的条件下,还是电网电压非正常工况条件下,其控制效果都优于PI控制。     

三相三线有源电力滤波器滞环电流控制策略

滞环电流控制是三相四线有源电力滤波器（APF）常用的电流控制方法,但在三相三线APF中应用不够成熟。分析了三相三线APF滞环电流控制策略的原理及可行性,给出了滞环控制中关键参数的设计和选择方法。通过对开关模态及三相电流关系的分析,推导出了三相三线APF直流侧电压选择的理论参考公式。在此基础上提出一种基于双数字信号处理器的APF数字滞环电流控制方法,实现了全数字化三相三线APF的滞环电流控制,实验结果证明了该方法的有效性。