级联型中压有源电力滤波器的研究与实现

中压和低压配电网的有源电力滤波器(APF)在检测方法和控制方法理论上是一致的。然而,受电力电子主电路电压和电流容量的限制,中压配电网的APF尚处于研究阶段。目前广泛研究的中压APF主电路结构形式主要有有源无源混合结构和多电平级联结构两种。在分析以上两种结构的特点基础上,采用一种带隔离变压器的级联型多电平逆变器作为APF主电路,具有结构简单,直流电压容易控制等显著特点。并将多载波调制和滞环电流矢量控制方法应用于实际实验装置,实验结果证明了结构和控制方法的可行性。     

大容量电力系统有源电力滤波器的研究现状

对有源电力滤波器的应用研究现状进行了综述,详细介绍了现阶段应用较多的适用于大容量场合的APF系统的各种主电路拓扑结构,如混合滤波方案、多重化结构和多电平级联型等,对各种解决方案的优缺点进行了分析,阐述了目前常用的各种控制方法,探讨了有源滤波器的发展方向.     

基于α,β系统的滑模变结构控制APF研究

有源电力滤波器(APF)是适用于补偿无功、动态抑制谐波的一种新型电力电子装置。针对传统PI控制法跟随误差较大,从而导致APF滤波精度降低的问题,引入一种基于α,β系统的积分型滑模变结构控制。通过对三相三线制APF主电路进行数学建模,用来设计滑模变结构控制器,以提高谐波电流控制精度。最后对比传统PI控制法,仿真和实验结果很好地验证了该控制方法的有效性。     

新型直流侧串联型有源电力滤波器

通过对电压型谐波源补偿特性的分析,说明了传统并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)补偿该类谐波源的不足,设计了一种新型的直流侧串联型APF。与传统的交流侧串联型APF相比,该APF串联在整流桥的直流侧,简化了电路结构,减少了有源开关的数量,用于对电压型谐波源的谐波治理有很大的技术优势。文中对直流侧串联型APF的电路拓扑和基本原理进行了分析,推导了相应的控制实现方程,给出了主电路主要参数(滤波电感和储能电容)的设计和选取标准,为系统的合理设计提供了理论依据。仿真结果验证了理论分析的正确性与可靠性。     

改进的直流侧串联型有源电力滤波器

提出一种单相输出可调压的新型直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF),对单相整流类负载进行功率因数校正和谐波治理有很大的技术优势。从理论上分析了改进型直流侧APF的电路拓扑和基本工作原理,给出了主电路的主要参数设计和选取标准,为系统的综合设计提供了理论依据。与传统的交流侧串联型APF相比,该APF串联在整流桥的直流侧,简化了电路结构,减少了有源开关的数量;与直流侧串联型APF相比,该改进型APF实现了输出电压的可调,简化了相应的控制和驱动电路,进一步减小了储能电容容量。仿真和实验结果证明了所提出拓扑的正确性和可靠性。     

基于双DSP控制的混合型有源电力滤波装置

提出了一种新型混合型有源电力滤波器(HAPF)装置,该装置结构是按基于TMS32OF2812为芯片的双DSP控制设计的,且将有源电力滤波器(APF)与无源电力滤波器(PPF)相结合,滤除5次、7次等高次谐波.分析了该HAPF装置的工作原理及主电路结构,介绍了装置的设计思路及实现方案,论证了基于瞬时无功功率理论的谐波检测...     

基于H桥级联型变流器的有源电力滤波器

提出了一种基于H桥级联型变流器的有源电力滤波器(APF)系统的电路拓扑结构,分析其闭环控制策略和主电路系统参数。对APF样机进行了无功补偿试验和不平衡补偿功能试验。试验结果表明,APF系统动态响应速度快、补偿性能良好,验证了理论分析和样机装置设计的正确性。     

DSP技术应用于双重化有源电力滤波器

介绍了并联型有源电力滤波器(APF)的基本原理,双重化的主电路结构和SPWM多重化原理,以及APF的谐波提取及其控制策略。为了提高有源电力滤波器的容量及其谐波补偿效果,采用了载波移相双重化技术,在不提高逆变桥的开关频率与保持主电路拓扑结构的前提下获得高的等效开关频率,还可减少系统输出的高次谐波含量。实验结果表明:基于DSP的双重化有源电力滤波器具有很好的补偿效果。     

单周控制直流侧单相有源电力滤波器

提出了一种基于单周控制理论的直流侧有源电力滤波器 (DC侧APF)。该DC侧APF并联在整流桥的直流侧。文中提出的采用单周控制理论实现的DC侧APF不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器 ,只需要检测整流桥直流侧的输出电流和APF的储能电容电压。具有主电路结构新颖、控制电路简单 ,补偿效果好等优点。实验结果验证了文中所提出理论的正确性     

无死区控制在并联型有源电力滤波器中的应用

有源电力滤波器是一种新型的谐波及无功动态补偿装置。并联型有源电力滤波器主电路中功率开关管死区的存在对其补偿性能产生消极影响。根据双极性调制模式下单相并联型有源电力滤波器主电路的工作过程分析了死区效应对补偿性能的影响机理。讨论了无死区控制的可行性,提出将无死区控制应用到有源电力滤波器中,设计了无死区控制逻辑电路,从而避免死区电路的设计,在不增加成本的同时消除了死区效应对有源电力滤波器补偿性能的影响,并一定程度上延长了开关管的寿命,实验结果证明了所提方法的有效性。无死区控制策略可以推广到三相APF系统以及单极调制模式下的APF装置中,对今后APF的深入研究有一定的参考价值。     

一种新型自均压二极管钳位级联有源滤波器

提出一种新型二极管钳位级联多电平拓扑,在半桥单元拓扑上增加钳位二极管,为直流电容提供单向钳位通路。在该拓扑中,只需对阀体两端单元的直流电压进行控制就可实现均压控制,且每相阀体只需2个直流电压传感器,结构简单。将拓扑拓展到三相结构,提出了二极管钳位多电平有源滤波器(APF)拓扑及其控制方法。搭建了7电平二极管钳位多电平APF仿真模型和实验样机。实验结果表明,该拓扑自均压控制和谐波补偿效果良好,控制算法简易、可行。     

配电系统级联多电平有源电力滤波器仿真研究

笔者研究了将级联多电平拓扑应用于有源电力滤波器(APF)的方法.在调制方法上采用载波移相的调制技术,在控制上采用简单的PI控制方法.仿真结果表明,这种基于级联多电平拓扑的有源电力滤波器能很好地跟踪补偿电网谐波,具有很好的动态响应和较高的检测精度,并且快速准确地实现各个变流器单元直流侧电容的均压控制,这对拓展有源电力滤波...     

基于H桥级联型逆变器的APF直流侧均压和稳压控制策略研究

针对H桥级联型逆变器直流侧电压不均衡、不稳定的现象,深入研究了一种两级式的均压和稳压控制策略。上级稳压控制维持各相直流侧总电压的稳定,控制装置与电网间的能量交换;下级均压控制维持相内各单元直流侧稳定,按需求分配从电网吸收的功率。从能量的角度分析了直流侧电容电压的波动规律和均压、稳压的控制原理。最后通过Simulink进行仿真,验证了基于H桥级联型逆变器APF的均压、稳压控制策略的可行性。     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

负载不对称H桥级联APF直流电压平衡控制

H桥级联型有源电力滤波器(APF)在高压场合的谐波处理方面具有广阔的应用前景。三相三线制系统下负载不对称时,APF输出的基波电压和电流产生不同的有功分量分配至三相,再加上H桥各个模块的差异等原因,导致直流侧电压不均衡,影响APF的正常运行。通过对级联APF功率模型的推导,控制APF输出基波正序有功电流稳定全局电压、输出基波负序电流实现三相之间电压均衡。在全局稳压和相间均压条件下,控制各H桥交流侧输出补偿有功电压矢量实现相内电压均衡,最终将每个H桥直流电压维持在给定值附近,同时APF补偿谐波电流,降低网侧电流THD。在低压条件下的仿真和实验结果验证了所用方法的可行性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

Analysis of cascaded multilevel inverters for active harmonic filtering in distribution networks

This paper aims at the investigation of an active power filter (APF) comprised of a transformerless multilevel inverter (MLI) for power conditioning in three-phase three-wire distribution network. The inverter topologies used here are three, five, seven and nine-level. The system configuration mainly involves cascaded MLI structure of APF, generation of compensation filter currents based on instantaneous active and reactive current component (i_d–i_q) method and dc-link voltage regulation using a PI controller. Not many papers focus on the regulation of dc-link capacitor voltage. Here we have proposed the implementation of bacterial foraging optimization (BFO) to extract the gains of PI controller. The proposed work provides improved dc-link voltage regulation, quick prevail over current harmonics and reduction of overall source current THD. Adequate MATLAB/Simulink simulation results are presented for the different cascaded MLIs discussed above. Additionally, the performance has been validated in real-time using Opal-RT Lab simulator considering three different conditions of supply i.e., balanced sinusoidal, balanced non-sinusoidal and unbalanced sinusoidal.     

Analysis and effective controller design for the cascaded H‐bridge multilevel APF with adaptive signal processing algorithms

The cascaded H‐bridge (CHB) multilevel inverter is being recognized as the most suitable topology for high‐power medium‐voltage power quality conditioning applications. This paper presents mathematical modeling and effective controller design methodology for the CHB‐based active power filters (APFs), which achieves dynamic reactive power and harmonic compensation. The most crucial problems in CHB‐APF control are the simultaneous requirements of both accurate harmonic current compensation and the dc‐link voltage stabilization among the H‐bridges, which is the prerequisite for the stable operation of CHB‐APF. To achieve dc‐link stabilization, a novel voltage balancing algorithm is proposed by splitting the dc‐link voltage control task into two parts, namely, the average voltage control and the voltage balancing control, where the sine and cosine functions of the phase angle of the fundamental component of the grid voltage are used, respectively. To ensure accurate phase tracking, a novel phase‐locked loop (PLL) is proposed by using the adaptive linear neural network (ADALINE), where the grid voltage background distortion is also taken into account. The superior performance of the ADALINE‐PLL is validated by comparison with the existing PLLs in literatures. Furthermore, the proportional‐resonant (PR) controller is used for the reference current tracking. A separate ADALINE algorithm is applied for reference current generation (RCG) for the CHB‐APF. The excellent performance of the ADALINE‐based RCG scheme is verified by comparison with the existing RCG schemes, namely, the low‐pass filter approach and the single‐phase p ? qmethod. The experimental results on the three modules CHB‐APF are presented, which verifies the effectiveness of the proposed control algorithms. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

三相线电压级联多电平变换器原理及仿真研究

级联多电平变换器以其良好的性能在电力电子变换领域有着广泛的应用,但目前仅有单相串联结构,不易直接应用与三相系统。为研究三相线电压级联多电平变换器,结合单元串联多电平变换器原理,提出了一种三相线电压级联多电平变换器的拓扑结构及其相应的控制方法,并进行了仿真研究。结果表明,这种模块化的结构构具有提升电压等级、降低总谐波次数THD的功能,与单元串联多电平变换器相比,能够节省开关管个数及独立直流电源个数,适合在高压大功率场合使用。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。