并联型APF比例谐振控制优化研究

配电系统的最新趋势表明,非线性负载的使用将在未来呈现上升的趋势,因此研究了并联型有源滤波器,用来消除谐波,从而提升电能质量。使用一种无谐波检测方法,从而使补偿精度不再受负载电流检测精度的影响,输出电流波形的控制使用一种优化的准比例谐振控制器完成。在并联型有源滤波器主电路系统结构的基础上,提出了一种电压电流双闭环及电流比例负反馈的准比例谐振优化控制方案。最后,通过MATLAB/Simulink对所提优化控制方案进行仿真,所提出优化控制的可行性通过仿真实验得到充分验证。     

基于无谐波检测的角型级联式APF控制策略

角型级联式有源电力滤波器(APF)在中高压和大功率场合的谐波抑制上具有广泛的应用。首先建立了角型级联式APF的数学模型,提出了一种无谐波检测环节的系统控制策略,给出了控制策略中各个环节实现方法。在该控制策略中电流内环采用准比例谐振(PR)控制器,消除了传统APF的谐波检测环节,使得整个控制更加简洁,并同时实现了对谐波电流的无静差跟踪。仿真和实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

LCL型三相四线制APF的准比例谐振控制研究

配电网智能化的关键在于利用有源电力滤波器(APF)综合控制电能质量.通过研究分析APF的结构及其原理,建立等效电路模型,简化电流检测,不需要分离正负序电流,也不需要提取无功电流和各次谐波电流,即可获得指令电流.基于准比例谐振(PR)控制,实现对各种频率分量协调控制,分析无源阻尼法中各增阻尼方式,综合考虑各阻尼放置位置对...     

APF多机并联系统谐波谐振交互特性及抑制策略

为提高有源电力滤波器(APF)多机并联系统的运行可靠性,首先对APF多机并联系统构成的高阶电网络进行等效数值建模,推导得到APF间及其与电网间谐波交互的解析表达式,并将谐波交互特性分解为3类交互耦合系数。接着基于APF参数非一致性前提,分析系统谐振特性在不同并联数量下的演化趋势,提出一种基于准谐振控制的新型有源阻尼策略,在不额外增加传感器的前提下实现等效虚拟阻尼。最后,搭建APF双机并联系统实验平台,验证了所提方法的可行性和有效性。     

变步长自适应算法在有源滤波器谐波检测中的应用

对已有改进自适应算法性能进行分析,并尝试将其应用于有源滤波器谐波检测中。实验表明这些变步长算法的性能极易受到系统中噪声信号的干扰,改进效果不明显。该文提出了一种新的变步长自适应谐波检测算法。算法采用归一化的处理方法,以误差信号e(n)在待检测信号中所占比率K(n)作为自适应回馈量,并通过K(n)的相干平均估计来调节算法的步长。其优越性在于:即使在有较大噪声干扰的情况下,谐波检测过程也能保证既具有较快的动态响应速度,又保持较高的检测精度,而不像传统算法那样必需在两者性能上进行折中选择。仿真和实验结果证明了理论分析的有效性。文章还对该算法的收敛性和稳定性进行了分析,并就算法中参数的选取提供了参考标准。     

一种新的变步长自适应谐波检测算法

提出了一种新的变步长最小均方(LMS)自适应谐波检测算法,并将其应用于有源电力滤波器中。该方法根据误差信号的时间均值估计来调节递推算法的步长,其优越性在于：即使在待检信号的信噪比(SNR)较低的情况下,也能够保证谐波检测过程既具有较快的动态响应速度,又保持较小的稳态失调。通过递推公式系数的选择,可以对系统的收敛速度与稳态失调进行更灵活的控制,而不像定步长 LMS 算法那样必须在两者性能上进行折中选择。仿真和实验结果亦证明了理论分析的有效性。     

一种改进的自适应谐波检测方法及其应用

提出了一种改进的变步长自适应算法,将其运用于有源电力滤波器中的谐波电流检测中,取得了很好的效果。在常见的变步长自适应算法中,步长与误差或者输入信号有关,而在自适应的调节过程中,步长存在较大的波动,影响谐波电流检测的准确性。改进的自适应算法首先对误差信号加绝对值,接着对其求均值并以该均值来控制步长的变化,从而克服了步长波动的不足。该算法不但具有较快的动态响应,而且提高了谐波检测的精度。通过MATLAB仿真验证了该算法的可行性和有效性。     

用于APF的改进型神经网络自适应谐波电流检测方法

介绍了一种用于有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的神经网络自适应谐波电流检测方法。该方法利用了自适应噪声抵消技术(Adaptive Noise Canceling Technology,ANCT),神经网络采用了线性神经元,权值的调整采用了改进型变步长LMS算法,解决了负载电流突变时跟踪效果差的问题。应用Matlab对该方法进行了仿真研究,仿真结果表明无论负载电流突然增加还是减小,本方法均能快速地检测出谐波电流,且稳态精度高,实现简单,自适应能力强。     

混合型APF的选择性谐波补偿控制策略研究

混合有源电力滤波器(HAPF)将有源电力滤波器(APF)和无源滤波器相结合,既能弥补无源滤波器的缺点,又能有效降低APF的容量,在工程实际中具有很强的实用性.针对一种单调谐HAPF,分析了其拓扑结构,推导得到了α,β坐标系下的电流控制模型;提出了一种基于负载电流检测方式的选择性谐波补偿控制策略,电流控制环节采用多个矢量谐振控制器并联同时实现了指令次谐波提取和谐波跟踪.最后搭建了实验平台进行实验,结果证明了所提控制策略的有效性.     

APF中一种改进的变步长LMS自适应谐波检测算法

在有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)的低信噪比(Signal Noise Ratio, SNR)环境下,为了提高变步长最小均方(Least Mean Square, LMS)自适应算法对谐波电流检测的跟踪速度及精度,提出改进的变步长LMS算法。该算法在MVSS-LMS算法的基础上,增加历史误差的遗忘加权和估计并控制步长更新,动态控制步长更新范围,采用滑动窗遗忘加权减小了计算复杂度。同时,对改进算法性能进行稳定性分析。实验结果表明,该算法不仅具有较快的动态响应速度,而且在APF的低信噪比情况下,稳态误差有所减小,具有较高的抗干扰能力,谐波电流检测效果较好。     

PI加重复控制算法在三相4线制SAPF中的应用

分析了三相4线制并联型有源电力滤波器的原理,并建立系统的数学模型。在电流环的控制中采用PI控制和重复控制并联的方式,其中PI控制保证系统动态性能,而重复控制提高输出电流波形跟踪精度。分析了PI控制和重复控制的设计过程,最后利用仿真和实验验证了该控制方法的可行性和优越性。     

三相四开关有源电力滤波器的容错控制技术

设计了基于dq电流谐波检测法、电流矢量轨迹斜率故障诊断法以及模糊自适应PR控制的容错型有源电力滤波器,并提出了利用电压差值前馈补偿方法消除直流母线中点电位偏移。搭建了容错型三相四开关有源电力滤波器的整体模型和实验平台,研究其在故障发生前、故障发生后以故障状态运行与故障发生后以拓扑重构状态运行时对谐波的补偿性能。结果表明,所设计的容错型有源电力滤波器在故障前与故障后拓扑重构运行时均有良好的谐波补偿效果。     

基于自适应逆控制的并联型有源电力滤波器的仿真研究

首次将自适应逆控制应用于并联型有源电力滤波器的控制,提出了一种新的并联型电力有源滤波器的控制方法.此方法把有源滤波器及主电路部分看作广义有源滤波器并利用其逆模型作为控制器对其进行控制.此控制算法对电路中的参数变化不敏感,不但简单易行,而且比较可靠有效,对理想三相电源电压能够产生较好的补偿效果,当电源电压出现畸变和不平衡时,仍能得到较好的补偿效果.仿真结果证实了所提出算法的可行性.     

三相光伏并网与有源滤波的统一控制仿真研究

为了实现光伏并网发电,同时补偿电网中的谐波与无功电流,提出了三相光伏并网发电与有源滤波统一控制的方案。针对传统的p,q法检测谐波与无功电流存在的缺陷,提出了运用ip,iq法来实现谐波与无功电流的检测,与光伏并网有功指令电流合成后得到实现谐波补偿和光伏并网发电的合成指令电流信号,运算速度较快,能够实时、准确地完成统一控制指令电流合成。在控制策略上采用了空间矢量控制法实现对电流跟踪控制,对低频通断控制效果较好,有效降低了系统的开关损耗。最后通过仿真实验,验证了统一控制系统实施的可行性与有效性,为今后该项技术的实用推广提供了指导。     

并联型有源电力滤波器的延时补偿控制

为了补偿控制延时对并联型有源电力滤波器常规PI控制的影响,提出了一种新型比例控制与重复控制相结合的延迟补偿控制方案。建立有源电力滤波器的离散解耦模型,指出延时使PI控制性能恶化,在此基础上引入重复控制补偿跟踪误差,保留PI控制中的比例环节使控制系统保持一定的快速性,通过详细分析确定复合控制系统的各种参数,使有源电力滤波器精确补偿非线性负载产生的谐波电流。应用Matlab进行仿真,结果表明,该方法使有源电力滤波器具有良好的稳态和暂态性能,验证了所提方法的正确性和有效性。     

四桥臂有源滤波器在静止坐标系下的改进PR控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)电流环控制要求补偿电流无误差地跟踪给定信号,传统的dq坐标系下P I控制很难消除稳态误差。采用并联的比例谐振(proportional resonant,PR)控制器,对不同频率的正弦分量进行跟踪控制,实现零稳态误差跟踪。针对电网频率波动和三相不平衡问题,在坐标系下采用改进PR控制器实现电流跟踪控制。在详细分析PR控制器各参数对性能指标影响的基础上,总结参数的调试方法,并给出控制器离散化方法。通过仿真与实验对所提控制策略进行验证,APF投入后,电网电流畸变率下降,中线电流有效值减小,负载和频率波动时仍有较好的补偿效果。该结果表明,所提的改进PR控制策略可以有效地抑制谐波,较好地解决三相不平衡问题,对负载突变和频率波动均有良好的适应性。     

LCL型APF逆变器侧电流控制新方法

提出了一种基于逆变器侧电流反馈的LCL型有源电力滤波器(APF)电流闭环控制方法,该方法在传统单一逆变器侧电流反馈控制基础上,增加了LCL滤波电容电流的反馈调节,以提高系统控制精度并抑制LCL型滤波器与电网参数的谐振。理论分析和实验结果表明,相对于传统单一逆变器侧电流反馈控制和网侧电流反馈结合滤波电容电流反馈控制的两种典型算法,基于该控制策略的电流闭环控制系统具有较大的稳定裕度和阻尼作用,相应地,系统具有较强的稳定性和较好的谐振抑制能力。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

一种并联有源电力滤波器变结构控制策略

为了提高电力系统中无功补偿和谐波抑制性能,笔者在研究并联型有源电力滤波器原理基础上,对并联型有源电力滤波器提出了一种新的变结构控制模型,创建了适合于变结构控制理论应用的运动跟踪状态方程,并给出了变结构控制的切换函数。由于对期望的电源电流实现了闭环跟踪控制,因此具有良好的无功补偿和谐波抑制性能。实验与仿真结果验证了该控制策略的有效性和可行性。     

基于RTDS的有源电力滤波器实物控制器闭环仿真技术

为高效实现电力电子装置技术验证及测试,提出一种基于实时数字仿真仪(RTDS)的有源电力滤波器(APF)控制器闭环仿真测试方法,三相电网、负荷及APF逆变桥、直流侧电容和断路器等一次回路由RTDS中的软件进行模拟,APF控制和保护则采用实际装置中的控制板。通过5类信号调理模块解决APF控制器与RTDS软件模型之间的信号匹配问题,形成RTDS的实物控制器仿真实验标准接口。整体仿真模型在RTDS小步长环境中构建,提出绝缘栅双极型晶体管(IGBT)触发脉冲、保护控制信号逻辑、RTDS中短路故障模型、操作观察界面等核心模块建模方法,形成了完整的测试步骤和测试项目。通过将APF控制器的RTDS测试数据与实际装置的测试数据进行对比分析,验证了方法的有效性。