基于同步相关滤波技术的谐波检测方法研究

为实现有源滤波装置补偿电流的准确、实时跟踪,电流的实时检测是关键。传统的各种谐波检测方法特性各不相同,但它们都仅适用于电压基准比较明确场合。将基于频谱搬移原理的同步相关滤波技术应用于电力系统谐波检测,并借助于多分辨率分析思想和小波分析概念得到了一种降采样频率方法以适应谐波频率变化的情况,即自适应同步相关滤波。以交交变频器输出谐波为例,用Matlab软件仿真。仿真结果表明,这种自适应谐波检测技术可有效解决电压基准变化时的谐波检测的难题,同时为谐波抑制的实施奠定了基础。     

基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法之误差分析

在电力系统中加装有源电力滤波装置是治理系统谐波的有效措施之一,有源电力滤波装置的谐波电流检测精度直接影响谐波补偿的效果.基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测,是目前有源电力滤波装置中广泛采用的检测方法.深入分析了基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测法中各环节带来的谐波电流检测误差,包括锁相环的频率偏差和相位偏差、数值采样和计算延时、低通滤波器特性对谐波检测精度的影响,提出了减少谐波检测误差的若干具体措施,并通过MATLAB仿真验证了分析的正确性和措施的有效性.     

电压型逆变器电流实时检测质量改善研究

交流调速系统在取消机械传感器后,其速度的估计依靠实时检测逆变器端电压、电流来完成,因而电流检测质量的好坏至关重要。良好的滤波是系统实现无速度传感器稳定运行的前提,而传统模拟和数字滤波在宽调速范围内面临难以克服的困难。为此,提出采用跟踪-微分法对逆变器电流进行滤波,并研究了跟踪-微分器各参数对滤波性能的影响。以一个4 kW普通三相异步电机为控制对象了进行仿真试验,对比分析了新旧电流检测滤波方案下的电机运行性能。分析结果表明,采用新的电流滤波方案后,调速系统在宽调速范围内均有更好的运行性能。     

基于ip-iq法的改进谐波电流检测方法

针对现有谐波电流检测算法难以准确检测次同步谐波和超同步谐波电流的问题,提出了一种改进的ip-iq谐波电流检测算法。首先明确了低通滤波器平缓衰减性和动态调节能力不足是谐波电流检测精度不高的根本原因,然后采用在基频附近具有陡峭衰减特性的自调谐滤波器取代低通滤波器,实现了在不降低整数次谐波电流滤除效果的同时加强了次同步谐波和超同步谐波电流的检测效果;通过基于改进双曲正弦函数的自适应滤波算法改善ip-iq算法的动态特性,建立步长参数与谐波补偿电流的函数关系,实现步长参数的动态调整,克服了次同步谐波和超同步谐波电流的时变准稳态特性对谐波检测的不利影响,并通过电流畸变率、谐波含有率指标来评价改进算法的检测效果,仿真实验验证了改进算法的有效性。相较于传统ip-iq谐波电流检测法,本文方法可将谐波电流检测精度提高了23.59%,实现了次同步谐波和超同步谐波环境下对谐波电流的准确检测。     

双馈风力发电机转子电流滑模变结构观测器运行研究

传感器故障下,为实现海上双馈风电系统的重构控制和不间断运行,需要精确的转子电流观测信号,研究参数鲁棒性好、动态响应速度快的转子电流状态观测策略。在分析同步坐标系下双馈风力发电机数学模型基础上变换电机模型,选取定子电流为状态向量;通过控制定子电流估计值的偏差,设计滑模控制器,跟踪定子电流;系统进入滑动模态后,通过低通滤波器滤波,去除控制器输出信号中的高频失真信号,获得转子电流观测值。基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建双馈电机滑模观测器矢量控制系统模型。仿真结果表明,该观测器估算方法能够快速跟踪电机转子电流变化,并可在一定程度上抑制参数误差对电流观测精度的影响,算法简单、易实现。     

基于递推离散傅里叶变换和同步采样的谐波电流实时检测方法

目前普遍采用的谐波检测方法存在工频周期延时、计算量大等不足,文章提出了一种基于离散傅里叶变换的快速谐波检测方法。该方法采用递推方式动态更新频谱,并根据相位计算结果实时跟踪电网频率变化,动态调整采样频率,实现同步采样,有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。4种不同情况的仿真实验结果表明,该方法实现简单、计算量小,能实时检测出基波与指定次谐波的参考指令电流。     

并联型有源电力滤波器的Matlab仿真研究

有源电力滤波器用于动态谐波抑制和无功补偿,可以有效地改善电网质量,其主要由谐波电流检测和谐波补偿两部分组成。详细分析了并联型有源电力滤波器的结构及工作原理,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测方法和三角载波电流跟踪控制方法,利用Matlab软件的Simulink模块对有源滤波器进行了系统建模,并进行了仿真研究。仿真结果表明,仿真模型能够实时检测系统中所含谐波电流,并进行补偿,可以很好地起到动态抑制电网谐波的效果。     

基于嵌入式系统的非同步采样高精度谐波检测

电网工频时变将导致固定采样率下的非同步采样现象,降低谐波检测精度。A类谐波测量仪器通过硬件锁相克服了该问题,但高昂的价格使其难以广泛应用于实际工程。在嵌入式系统中通过合理的算法校正非同步采样结果,实现谐波的准确测量,能够有效降低设备成本。首先分析频谱泄漏抑制条件与多点变换谐波测量算法特性,研究不同变换点数对频谱的影响,推导在不同采样条件下的最佳变换点数选择式。其次提出优先计算基波及低次奇次谐波频率的平均参考工频优化算法,进一步改善了整体计算效果。最后在STM32嵌入式系统上实现了算法。模拟数据计算及LED灯谐波检测实验结果均验证了在非同步采样下,基于该算法的嵌入式系统谐波测量的高精度性与高可靠性。     

基于MRAS的无轴承同步磁阻电机无位移传感器控制

无轴承同步磁阻电机的悬浮运行需要实时检测转子径向位移,通常在电机内部安装机械位移传感器,该方法存在安装调试复杂、电机体积增大、系统可靠性降低、成本增加等问题。针对上述问题,将模型参考自适应转子位移估计方法应用到电机无位移传感器控制中。基于无轴承同步磁阻电机转矩绕组和悬浮绕组电流状态方程,建立了电机电流参考模型和可调模型,选取合适的自适应律对两个模型的输出误差进行调节,辨识出电机转子径向位移。研究结果表明,模型参考自适应法能有效跟踪电机转子位移变化,估算精度较高,系统动、静态性能良好。     

有源滤波器电流跟踪控制的一种新方法

在采用有源电力滤波器(APF)消除谐波的过程中,由于滤波器的检测精度有限、指令电流计算延时和输出滤波器相移等因素的影响,传统的PI控制滤波效果不够理想.针对APF电流跟踪控制问题,提出了一种基于PI型学习律的迭代学习控制算法,通过实施遗忘因子学习律增强系统鲁棒性的同时,引入了在最优目标选择下模糊参考电流误差的D型学习律前馈环节,提高了系统的跟踪精度.仿真与现场运行结果都证明了该控制方法具有谐波电流跟踪效果好、计算量小、易于工程实现等特点.     

IPMSM无滤波载波分离高频注入转子位置检测

基于高频信号注入法的内置式永磁同步电动机转子位置估计需采用低通滤波器有效分离高频PWM载波信号,但降低了系统带宽和动态性能。针对该问题,介绍一种无需低通滤波器的转子位置检测方法。分析滤波环节下实现电机转子位置误差信号解耦对系统带宽和动态性能的影响,研究一种无滤波载波信号分离高频方波信号注入法,实施正弦信号给定下的电流环和转速环带宽测试以及给定电机转速、负载突变下的转子位置检测,实验结果验证了新型无滤波转子位置检测方法对外部负载扰动和转速突变的鲁棒性以及优良的动态性能。     

基于PI迭代学习的有源滤波器电流跟踪控制

在采用有源电力滤波器消除谐波过程中,由于滤波器的检测精度有限,指令电流计算延时和输出滤波器的相移等因素影响,传统PI控制滤波效果不够理想。本文针对稳定性负载电网谐波具有重复周期性特点,提出了一种基于PI型学习律的迭代学习控制算法,通过实施遗忘因子学习律增强系统鲁棒性的同时,引入了在最优目标选择下模糊参考电流误差的D型学习律前馈环节,提高了系统的跟踪精度。仿真与现场运行结果都证明,该控制方法具有谐波电流跟踪效果好,计算量小,工程易于实现等特点。     

一种基于双窗宽滑动滤波的ip-iq谐波检测算法

为了减小在负载突增条件下对谐波电流检测的影响,提出了一种在i_p-i_q检测模型中基于双滑动平均滤波算法的谐波检测方法。建立了滑动平均滤波器的数学模型,推导出dq变换后谐波的存在形式,进而指出双滑动滤波方法在谐波检测上的优越性。利用SIMULINK搭建了无谐波和有谐波情况下的负载过零投切模型,对电网负荷投入时主干线路上的谐波电流进行了仿真。结果表明,采用双滑动平均滤波法提高了谐波电流检测的快速性并保证了稳态时谐波电流检测的精度,适应动态兼稳态过程,增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于DFT梯形积分修正法的谐波测量算法

非同步采样是造成频谱泄漏和影响谐波测量精度的重要因素.为提高非同步采样的测量精度,提出一种在固定采样频率条件下的谐波测量算法.该算法基于DFT的梯形积分原理,在系统频率发生偏移时将一个周期内的采样点数分为整数点和分数点,利用分数点的积分结果去修正谐波测量结果.为求取分数点对应的采样值,采用了线性插值算法.所提出的算法无需硬件频率跟踪电路,数据窗长度仅为一个周波,特别适合于保护、测控、故障录波等多功能一体化智能电子装置.仿真计算及实际装置运行均表明,当系统频率在45～55 Hz之间变化时,此修正算法均可以有效地提高基波和谐波的测量精度.     

不平衡电网下模块化APF分序并联控制策略

针对不平衡电网下大容量谐波补偿,提出一种模块化有源电力滤波器APF分序并联的控制策略。采用两个子模块组成一个大的功率单元,两个子模块一个采用正序电压和电流控制,补偿正序谐波;另一个采用负序电压和电流控制,补偿负序谐波。在谐波的检测上采用指定次谐波多同步旋转坐标检测方法,并对滤波环节加以优化,降低了谐波电流采样延时。搭建了Matlab仿真模型,仿真结果表明不平衡电压下负载电流谐波得到很好地抑制,验证了该控制策略的可行性。     

交流传动系统的混合型逆变器控制技术研究

混合型逆变器由大容量低开关频率和小容量高开关频率的两个逆变模块并联组成。本文以混合型逆变器驱动的三相感应电机调速系统为对象,建立了混合型逆变器在同步坐标系下的数学模型,并与电机矢量控制相结合,研究了混合型逆变器的电流跟踪控制策略。仿真和实验结果表明,从逆变器实现了对部分负载电流、主逆变器产生的谐波电流和逆变器间零序环流的有效跟踪控制,使得混合型逆变器的容量得到灵活配置,电机侧谐波电流含量大大降低,而且传动系统具有较好的动态控制性能。     

基于定子谐波电流的六相永磁同步电动机双电机串联系统的仿真

电压型逆变器驱动多相电机运行时,虽然降低了转矩脉动,但却在定子绕组中出现了明显的低次谐波电流.抑制多相电机定子谐波电流的方法是串联电抗滤波器,电抗器与多相电机定子绕组电磁结构类似,使在多相电机中不产生旋转磁场的谐波电流在滤波电抗器中产生旋转磁场来抵抗谐波电流.据此提出一种新颖的两电机串联驱动系统,将电抗器换作一台多相电机,使谐波电流在这台电机中产生旋转磁场输出转矩,并且实现对两台电机转矩的独立控制.以双Y移30°六相永磁同步电动机(PMSM)为例,对两电机串联驱动系统建立数学模型并进行了仿真分析,仿真结果验证了串联驱动系统的可行性.     

无轴承同步磁阻电机最小二乘法转子位移自检测策略

位移传感器是无轴承同步磁阻电机悬浮运行时转子位置闭环可控的关键部件,但装配多个位移传感器阻碍了无轴承同步磁阻电机的低成本实用化和结构简单化,由此提出最小二乘法转子位移自检测（无传感器）策略。基于电机悬浮绕组和转矩绕组的磁链、电压和电流状态方程,重构最小二乘法转子位移检测模型,通过采样两套绕组电压和电流,应用最小二乘递推算法对转子位移进行在线辨识。仿真实验表明,该方法能准确实现无传感器工况下转子位移自检测,检测系统有较强的负载扰动适应性。     

适于电气化铁路的三相四开关型有源滤波器选择性谐波补偿的控制策略

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出采用选择性谐波补偿控制策略对待补偿谐波分量进行跟踪。针对普速和高速电力机车负荷特性,采用基于同步基波旋转坐标系的谐波电流检测方法及矢量比例积分(vector proportional-integral,VPI)调节器的选择谐波补偿方式,以减少电流控制环节的运算量,在补偿装置容量有限时可以选择补偿危害最大的谐波成分并提高待补偿谐波分量的跟踪精度。最后通过MATLAB仿真研究,电流总畸变率(total harmonic distortion,THD)由33.9%降至2.99%,负序与无功问题均得到解决,验证了VPI控制方法可以有效提高补偿精度,指令电流为混合谐波指令时,可以对其中主要次数谐波进行有效选择及跟踪,跟踪误差小,动态响应快,能够解决电气化铁路中的电能质量问题。     

单相混合滤波系统的实验研究

分析了串联有源滤波器（SAPE）的结构和滤波原理,针对单相系统的特点,提出了谐波电流检测方法和波形控制方法,由于零矢量的运用,使波形控制具有更高的精度,给出了基于SAPF的单相混合滤波系统的实验结果,表明在混合滤波系统,SAPF对谐波电流起隔离作用,可以明显地改善无源滤波器（PPF）的滤波特性。