应用串联校正解决有源滤波器稳定性问题

分析了系统电抗和负荷电抗对基于检测系统电流的并联型有源滤波器(APF)控制算法稳定性的影响,并给出了基于串联校正的解决方案。对于电压源型非线性负载,由于系统电抗和负荷电抗的影响,在使用并联型APF进行谐波补偿时不但会出现谐波放大现象,而且影响并联型APF电流跟踪控制算法的稳定性。建立了并联型APF,系统电抗和负荷电抗的详细电路模型,并通过闭环传递函数控制模型分析了电流跟踪控制算法的稳定性。使用比例谐振(PR)控制验证了该数学模型的合理性,并提出了串联校正解决方案,实验结果验证了该模型和解决方案的正确性。     

基于滑窗迭代和SVPWM的检测控制算法的研究

针对常见的谐波检测控制算法,这里提出一种基于坐标变换的离散傅里叶变换(DFr)滑窗迭代谐波检测算法结合SVPWM控制技术.该检测控制算法具有检测速度快,实时效果好等优点.对该检测控制算法进行了Matlab仿真,并通过实验成功地将其应用到有源电力滤波器(APF)中,结果表明该算法具有实时性高,运算速度快,补偿效果好等优点...     

基于虚拟阻抗方法的无电压传感器APF控制策略

为了解决并联有源电力滤波器(APF)控制算法复杂和开关频率高的问题,建立了并联无电压传感器APF数学模型,提出基于虚拟阻抗方法APF控制策略。无电压传感器APF无需复杂的锁相倍频电路,只需检测电流信号即可补偿与控制谐波电流,简化了控制算法。基于虚拟阻抗控制的APF,模拟出需要的电容特性来抵消无功电流分量和谐波分量。仿真及结果验证了基于虚拟阻抗控制无电压传感器APF,在较低开关频率下,仍然具有较好的补偿性能。     

模块化有源电力滤波器谐波补偿

有源电力滤波器(APF)作为一种应用在电力系统中的谐波抑制装置,具有谐波抑制效果好、动态响应快等优点。传统APF—般采用两电平和三电平结构,难以满足高压大容量的需求,此处研究了基于模块化多电平换流器(MMC)的APF结构。传统APF控制思想是对负载畸变电流中的谐波进行完全补偿,鉴于电力系统的特征次谐波以5,7,11,13为主,此处研究了基于特征次谐波补偿的检测控制算法,以降低APF的补偿容量。最后通过实验验证了控制策略的有效性。     

基于傅里叶级数的多时间尺度同步旋转坐标系电流跟踪控制方案

并联有源滤波器(APF)需要对不同频率的谐波电流实施跟踪控制,采用同一时间尺度控制很难实现对各次谐波电流的高准确度跟踪。提出一种基于APF的新型零静差电流跟踪控制算法,该算法使用基于傅里叶级(FS)数建立的多时间尺度同步旋转坐标系和比例积分运算(PI)。相对于常规的零静差控制算法,如比例谐振控制(PR),向量PI控制(VPI)等,提出的零静差电流跟踪控制算法增强了系统频率漂移适应性和抗干扰能力,尤其对高次谐波更加明显。对该控制算法的开环传递函数和闭环传递函数进行了详细分析。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。     

三相APF非线性解耦控制的建模与仿真

有源电力滤波器(APF)是电力系统谐波的有效治理手段之一,但APF主电路为电压源逆变器(VSI),由于开关频率的限制,是一个强非线性耦合系统,给控制器设计及应用带来困难。为此,首先建立了三相电压型有源滤波器系统仿射非线性模型;然后基于微分几何理论,提出该模型的状态反馈精确线性化方法以建立其线性化模型;最后对有源滤波器三相进行解耦并实现了精确解耦控制器的设计。仿真结果表明了所建模型及设计控制算法的有效性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

应用微分几何理论的三相并联型有源电力滤波器解耦控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)由于其突出性能已被证明是谐波抑制的有效手段之一,然而APF主电路为电压源逆变器(voltage source inverter,VSI),是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以建立精确的数学模型,从而给控制器设计及应用带来困难。该文基于微分几何理论提出一种状态反馈精确线性化方法,推导出非线性坐标映射以及非线性反馈变换方程,将APF系统精确线性化,最终实现三相并联电压型APF有功、无功解耦控制器的设计。最后使用Matlab进行仿真并基于DSP和FPGA构成的双微处理器结构设计控制器进行了实验,仿真及实验结果表明,该控制策略能较好的实现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,同时给出数字PI控制的实验结果作为比较。     

利用卡尔曼滤波锁相环的有源电力滤波器研究

有源电力滤波器(APF)需要锁相环(PLL)获得电网电压相位.当电网电压出现谐波干扰时,传统PLL易受到电压扰动的影响,其产生的相位延迟导致无法准确检测谐波电流.此处设计一种采用卡尔曼滤波PLL的谐波电流检测方法,通过最小均方差递推观测数据,实时预测多个状态变量.以单相APF为例,搭建Matlab仿真模型及实验平台.仿真结果表明,卡尔曼滤波PLL较传统PLL具有跟踪速度快、抗干扰能力强的优点;实验结果也充分验证了采用卡尔曼滤波PLL的APF补偿效果好、相位延迟小.     

电网不平衡时同步谐波检测法优化研究

在电网不平衡时提出一种优化的同步谐波检测法。通过引入不同要求下的电导因子来实现完美谐波补偿(PHC)和单位功率因数补偿(UPF);可实现对奇、偶次谐波含量的单独控制;同时系统还具有良好的动态响应能力和稳定性能。该算法同时适用于三相三线制APF平衡和不平衡系统。详细介绍了这种优化谐波电流检测算法推导过程。建立了三相三线制APF数学模型,通过仿真和实验验证了所提控制算法的可行性。     

基于无谐波检测环节三电平APF的研究北大核心

针对有源电力滤波器谐波检测环节中存在低通滤波器、数字低通滤波器实现复杂,会加重DSP程序的运算负担,且滤波器的截止频率大时快速性高,滤波效果变差,截止频率小时滤波效果好,降低了快速性的问题。在APF常规控制算法等效演化变换的基础上,结合APF电网电压前馈及电流反馈解耦,提出了一种改进的无谐波检测环节的三电平APF控制系统。仿真结果验证了该控制系统的可行性与优越性。     

滑窗迭代DFT法APF直流侧稳压控制研究

有源电力滤波器(APF)是抑制电网谐波的新型方法,其补偿性能主要取决于谐波检测环节和控制环节,同时直流侧稳压控制是APF正常工作的前提。引入滑窗迭代DFT谐波电流检测方法;提出一种稳压电流各相均分的直流电压控制策略;从功率平衡的角度分析了电压环PI调节器参数设计方法。建立仿真模型及设计实验样机,仿真和实验均验证了滑窗迭代DFT法谐波检测的快速性和精确性,以及所提直流侧稳压控制策略的正确性。     

ip-iq检测法的单周控制三电平有源电力滤波器

并联型有源电力滤波器APF可以有效补偿由非线性负载产生的谐波和无功功率电流。为了实现单独对谐波分量、无功功率分量进行补偿,或者对谐波和无功功率分量同时进行补偿这些不同的补偿目标,同时为了满足大功率、高电压和输出电流波形畸变小的需要,提出了将中点箝位变换器和ip-iq电流检测法应用于单周控制有源电力滤波器的方法。采用ip-iq电流检测算法可分离出负载电流中的谐波分量、无功功率分量,且电网电压波形畸变不影响检测结果,故可提供不同补偿目标的参考信号。理论推导和仿真结果表明,该法能分别单独补偿谐波分量、无功功率分量,或者同时补偿谐波和无功功率分量,而且电网电压波形畸变不影响补偿效果。通过将ip-iq电流检测法运用于单周控制三电平有源电力滤波器,既实现多种补偿目标,又具有电网电压波形畸变不影响补偿效果、单周控制策略简单、三电平变换器输出电流波形畸变小的优点。     

C型混合有源电力滤波器

该文提出一种新型混合有源电力滤波器结构，它将C型无源滤波器和电压源型有源滤波器结合起来，其中有源滤波器不承受基波电压，不负担基波电流且只通过部分谐波电流，输出变压器变比可以小于1，有源滤波器的直流侧电压与系统电压之比较低。在该文给出的复合控制方式下，该混合有源滤波器可以完全补偿指定的若干次负载谐波电流，同时对其他各次谐波电流有部分补偿作用。仿真和实验结果表明该方法中的有源滤波器具有装置容量小，输出电压波形控制简单，滤波效果好，容易实现的优点，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

四桥臂APF电流跟踪控制方法研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂电路拓扑结构进行分析。针对传统的三维空间矢量调制方法,首先阐明了其不能用于四桥臂APF电流跟踪的原因。在此基础上,结合三桥臂APF的电流跟踪控制方法,在二维空间矢量控制策略上增加三维坐标垂直坐标轴上的电流跟踪策略,将三维空间矢量划分为12个三棱柱,而非传统的24个四面体,并根据垂直坐标轴分量的正负情况给出了电压,电流矢量的判定方法,得到了三维矢量电流跟踪控制下的输出矢量的选取判定表,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真和实验结果证明了该方法的正确性与有效性。     

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.     

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。     

高压大容量有源电力滤波器并联运行研究

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿.本文提出一种有源电力滤波器,它由几个采用二极管钳位型多电平拓扑结构的滤波器模块组成.该滤波器模块采用多电平拓扑结构,很适合于匹配高电压等级,而且当补偿量超出实际输出容量时,能根据自身容量对电网谐波进行抑制.这种有源滤波器通过并联几个滤波器模块充分抑制电网谐波,使得每个滤波器模块不需要很大容量,运行独立灵活,解决了容量灵活扩充的问题.除了对该有源滤波器进行理论分析,本文还对其闭环控制策略进行研究.理论分析和仿真结果表明,所提方案很适合应用于高电压、大容量谐波补偿.     

基于自适应逆控制的有源滤波器合成阻性负载

电力系统电网电压总存在畸变和不平衡，有源电力滤波器(Active power filter, APF)对谐波和无功进行补偿时，采用传统的正弦电流合成(Sinusoidal Current Synthesis，SCS)方法，公共连接点处的电压畸变会导致谐波传输的问题。而采用阻性负载合成(resistive load synthesis，RLS)方法，补偿后的主电流与实际的电网电压具有相同的波形，系统特征表现为阻性，可以有效的阻尼系统中的谐波传输。文中将自适应逆控制的方法应用于APF的控制来合成阻性负载，在补偿谐波和无功的同时，阻尼系统的谐波传输,将系统的功率因数校正为1。采用自适应逆控制方法，不需要知道广义有源滤波器的确切参数，逆控制器系统可以自动跟踪电路参数而实时建模。仿真和实验结果证实所提出的算法的有效性。     

改进天牛须算法优化自抗扰APF直流侧电压控制

针对有源电力滤波器(active power filter,APF)的直流侧电压控制问题,基于传统比例积分(proportional integral,PI)控制方法控制精度低,存在超调和快速性这一矛盾,自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)因引入干扰补偿,大大提高其抗干扰能力。但目前单一的优化算法整定ADRC参数不能提高控制精度及响应速度,现提出通过改进天牛须算法(beetle antennae search,BAS)来优化自抗扰控制器参数的方法,将变异环节引入天牛须算法,使其跳出局部搜索,更快搜索得到全局最优解,并提高精度的同时兼顾响应速度,搭建MATLAB/Simulink仿真以及充电桩谐波治理的APF实验平台进行验证,通过实验验证,该算法优化后能够减少超调,实现电流的精确跟踪,其谐波率从3.32%降低到1.34%,证实算法的有效性。     

一种用于高压混合有源电力滤波器的复合控制方法

针对一种适用于高压交流系统的混合有源电力滤波器结构,提出了新的复合控制方法,较好地满足了谐波补偿控制系统稳定性和补偿精度的要求。该方法能精确补偿事先指定的若干次负载谐波电流,同时能削弱泄漏到系统中其余次数的谐波电流,并可以阻尼滤波器支路和系统阻抗间可能的谐振。该方法滤波效果好,实现简单,适用于高压交流系统的谐波补偿。仿真和实验结果证明了复合控制方法的有效性。