三相整流桥直流侧和交流侧并联型有源电力滤波器比较研究

三相直流侧和交流侧有源电力滤波器均可用于三相不可控整流桥的谐波治理。从谐波补偿效果、有源滤波器的补偿容量、开关应力三个方面对二者进行了分析和对比。分析结果表明，由于直流侧有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧，在换相处的负载电流变化率比交流侧小得多，因此直流侧有源电力滤波器的补偿性能优于交流侧有源电力滤波器。同时由于直流侧有源电力滤波器工作在电压电流两个象限，因此其补偿容量和开关应力远小于交流侧有源电力滤波器。     

载波相移SPWM级联H型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合。这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。文中将这种变流器用在有源电力滤波器这样大功率场合,在并联有源电力滤波器系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥;而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联 H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。     

电机驱动系统的电磁干扰抑制方法研究

电机驱动系统中大功率开关器件在关断过程产生严重的电磁干扰问题,对其抑制方法的研究成为热点。分析IGBT控制原理及电压波形,利用Saber软件建立电机驱动系统模型,在传导干扰测试频率范围内,考虑无源器件的寄生参数,仿真传统门极控制、动态电压上升控制以及有源门极控制的直流侧和交流侧共模/差模干扰,通过对比得到有源门极控制下对系统干扰的抑制效果更好,有效降低系统的共模/差模干扰。基于有源门极控制方法,在改变IGBT开关频率的情况下分析干扰波形,对电力电子装置传导电磁干扰的抑制分析具有重要意义。     

基于级联H桥五电平变流器SAPF的应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了基于无差拍控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理.仿真和实验结果表明了SAPF系统在低开关频率情况下,能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

直流有源电力滤波器的软开关研究

提出了一种基于单周控制理论的直流侧软开关有源电力滤波器,作为谐波补偿器并联在逆变器直流侧,提供负载所需的谐波电流,使电源电流与电源电压同相同频,同时使其直流输出电压恒定,为下一级电路提供平滑的直流电压;另外,对有源电力滤波器中的主开关实现零电压开通,同时利用有源箝位技术避免了开关管过高的电压应力。与一般的PWM硬开关有源电力滤波器相比,该方法不仅减小了开关管的功率损耗,提高了系统效率,而且便于有源电力滤波器的大容量应用。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

有源电力滤波器主电路研究

随着大功率开关器件的广泛应用，电能质量问题日益严重。就谐波治理中的无源及有源滤波技术进行了对比，介绍了有源滤器的分类、工作原理。提出了由组合相移SPWM变流器构造的电流源型有源滤波器和能在较低开关频率下实现较高开关频率效果的级联型多电平变流器有源电力滤波器。     

级联型相移SPWM变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了级联型相移SPWM变流器的概念,该变流器能在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。通过仿真证明该技术在电力有源滤波器这样的大功率场合具有广泛的应用前景。     

电压分层控制的H桥级联有源滤波器研究

为了研究应用于中高压领域的有源电力滤波器(APF),建立了3级H桥级联APF数学模型,采用载波相移调制技术将装置的等效开关频率提高6倍,基于瞬时无功功率理论提取谐波及无功电流,采用三角载波比较法跟踪指令电流,直流侧电压采用分层控制来实现稳压和均压。仿真结果表明,H桥级联APF能够快速精确地检测出谐波及无功电流,在器件开关频率1.05 k Hz下补偿谐波及无功电流,将电网相电流THD由27.66%降至1.24%,同时维持直流侧电压的稳定和均衡,使电压误差率不超过2%。系统能在1个电网周期内响应负载的动态变化,从而验证了方案的可行性。     

有源逆变器的改进非对称脉宽调制策略

为了降低大功率有源逆变系统中器件的等效开关频率,减少开关损耗,同时抑制直流侧电压波动时逆变器输出电压包含的寄生谐波,采用基于特定谐波消去法(SHEPWM)的非对称脉宽调制策略(optimal partly unsym-metrical switching angle,OPUS)和改进开关函数法,实现了逆变器的低频化和抑制寄生谐波。研究结果表明,在直流侧电压产生幅值为直流电压15%的2倍频波动时,改进的OPUS控制策略消除了输出线电压中的3、7次非受控谐波,并使得受控的基波和5次谐波电压的幅值和相位达到设定值。该仿真结果证明了结合改进开关函数法的OPUS能够应用在大功率有源逆变系统中,并且能够改善逆变器在直流侧电压小幅波动情况下的输出电压性能。     

三相级联多电平并联有源电力滤波器

为了提高有源功率滤波器的电压和功率等级,采用H桥级联配合多电平技术是一种有效的解决途径。介绍了并联有源功率滤波器的基本原理及H桥级联的载波移相控制技术,采用固定开关频率的直接电流控制方法设计了一套基于数字信号处理器(digital signal processor)和复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device)载波移相的H桥级联多电平并联有源电力滤波器系统。该系统具有利用低开关频率、低电流谐波、低压开关器件实现高压输出的优点,并通过仿真和实验加以验证。     

三相整流桥直流侧并联型有源电力滤波器

针对不可控三相二极管整流桥,提出了一种三相直流侧并联型有源电力滤波器拓扑结构及其控制策略,该滤波器由工作在工频的3个低频开关和两个串联的双向Boost电路构成。控制策略采用无需进行谐波电流检测和计算的单周控制方法,可抑制整流桥前端注入电网的谐波电流,使整个整流桥装置从电网吸收的电流接近正弦波,功率因数近似为1。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,可以减少高频有源开关的数量,降低成本;与功率因数校正器相比,仅处理负载电流中的谐波分量,可减小谐波治理装置的额定容量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性。     

Rectifier/invertor reactive component minimization

The problem of filter-component placement is considered in connection with the size and cost minimization of the reactive elements in a rectifier/inverter. First, the optimal placement is found for the filter elements. Given the terminal constraints, two circuit topologies are possible: one with a capacitor filter on the DC side and the other with it on the AC side. By calculating the component values, which minimize size for both the AC and DC side filters, and then repeating this calculation for a number of different switching strategies, it has been found that it is always desirable to have the capacitor filter on the DC side of the converter. Once the filter placement is specified, filter minimization becomes dependent only on the switching pattern. The frequency of the switching pattern has generally been limited by the switching losses of the devices used in the converter. However, by using zero-switching-loss inverter topologies, the use of uniform-sampled delta-modulation strategies is possible at a much higher switching frequency than those attainable in conventional converters. Filter ratings are reduced even further due to the higher switching speeds     

天广直流输电系统直流站控设计缺陷分析

天广直流输电系统采用直流站控系统根据交流电压、直流负荷和系统无功状况自动控制交流滤波器的投退,以提供换流所需的无功,并滤除换流产生的谐波。但是,逆变侧广州换流站直流控制系统在判断交流滤波器是否可用时,并未考虑广州换流站交流侧的接线方式,基于天广直流输电系统广州换流站无功控制原理,对这一设计上的缺陷进行了分析,利用RTDS实时数字仿真系统对其可能造成的后果进行了仿真,提出了改进建议。     

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。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

一种共地型低开关纹波光伏微逆变器

提出了一种只包含3个开关的单相非隔离光伏微逆变器拓扑结构。该逆变器为交流侧和直流侧共地的拓扑,从而完全消除了共模漏电流。针对该拓扑还提出了一种调频控制策略,以抑制逆变器直流侧的2倍频功率振荡。此外,在该逆变器的交流侧配置一个小容量的单电感滤波器。将滤波电感与该逆变器的内部电感进行磁集成,以构建纹波转移通道,并通过合理设计耦合系数即可将滤波电感上的开关电流纹波转移至该逆变器的内部电感,进而有效抑制并网电流的纹波。最后,搭建了额定功率为420 W的实验室样机,验证了所提逆变器的有效性。     

三相并联型有源电力滤波器预测直接功率控制

针对传统直接功率控制开关频率不固定的问题,提出一种电网平衡条件下有源电力滤波器的预测直接功率控制策略.以有源电力滤波器交流侧输出电压为控制对象,通过一定的预测算法计算出有源电力滤波器交流侧参考输出电压,以保证瞬时功率跟踪功率参考值.利用空间矢量脉宽调制( SVPWM)方法控制有源电力滤波器的交流侧输出电压跟踪该参考电压.仿真比较分析,预测直接功率控制比传统直接功率控制具有更优越的谐波抑制效果.研制了实验样机证明了所提出的预测直接功率控制方法的正确性和可行性.     

A single-phase three-level pulsewidth modulation AC/DC converter with the function of power factor corrector and active power filter

A single-phase three-level pulsewidth modulation (PWM) AC/DC converter with the function of power factor corrector and active power filter is proposed to reduce harmonic currents flowing into the power system and to draw a nearly sinusoidal current with unity power factor. The circuit topology of the adopted three-level PWM AC/DC converter is based on a conventional two-level full-bridge rectifier and one AC power switch. The control signals of the power switches are derived from the voltage balance compensator, current controller and detected operation region of mains voltage. A three-level PWM voltage pattern on the AC side of the converter in each half cycle of mains frequency is generated. Computer simulations are implemented to confirm the operation of the adopted converter with the function of power factor corrector and active power filter.     

基于子模块电容能量波动的MMILC下垂控制策略

交直流混合配电网中,孤岛模式下互联换流器(interlinking converter, ILC)具有实现配网间功率平衡、维持交流频率和直流电压稳定的作用。模块化多电平互联换流器(modular multilevel interlinking converter, MMILC)作为ILC的拓扑之一,具有谐波特性好、波形质量高、开关损耗低等优势。文中提出一种适用于MMILC的两级式下垂控制策略,首先基于子模块电容能量波动特性建立了适用于MMILC的新型交直流侧统一下垂特性;然后推导得出了MMILC直流侧电压与等效子模块电容电压间的数学关系,使MMILC仍可通过直流电压偏差进行功率调节,同时设置了下垂特性曲线的死区和最低允许运行范围;最后,分别对MMILC在不同负载模式和过载情况下的控制性能进行了仿真。仿真结果表明,所提出的MMILC两级式下垂控制策略可以自动平衡不同负载模式下交直流侧配网的功率偏差,过载情况下可以瞬时闭锁,验证了控制策略的正确性和有效性。