有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

三相有源电力滤波器重复滑模控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)的谐波电流控制直接影响着APF的滤波效果。针对指数趋近率容易产生抖振的问题,提出了一种变指数趋近率,并在dq坐标系下推导出了基于该变指数趋近率的APF滑模控制律。为提高APF对高次谐波的追踪能力,将重复控制和基于变指数趋近率的滑模控制并联,提出了一种APF的重复滑模控方法。仿真结果表明,相对于基于指数趋近率的滑模控制方法,提出的重复滑模控制方法具有更高的稳态精度,电网电流的谐波畸变率更低。

基于虚拟导纳的LCL型并联有源电力滤波器鲁棒电流控制

基于电网电流和逆变侧电流的双环电流控制策略因其固有的有源阻尼作用而成为LCL型并联有源电力滤波器的研究热点,但控制回路中不同有源阻尼共存将导致系统特性难以确定。对此,通过虚拟导纳模型准确评估了系统的阻尼特性,发现其有源阻尼区域会随电网阻抗波动而变化,最大接近1/3采样频率;考虑LCL初始谐振频率处于不同的频率范围情况,利用开环极点及鲁棒性分析得到适用于不同情况的统一稳定性约束条件,并对应提出了一套鲁棒控制参数设计方法,从而充分保证电网阻抗波动下并联有源电力滤波器的稳定运行。在一台380V、45A的实验样机上验证了所提理论及控制策略的有效性。

基于系统谐波阻抗控制的新型有源电力滤波器

针对传统有源电力滤波器滤波效果受谐波电流检测精度影响,导致滤波不彻底的问题,提出了一种基于系统谐波阻抗控制原理的新型有源电力滤波器。滤波器的第1部分为串联在电网中的单相变压器二次侧接逆变器,第2部分为单相变压器和负载之间并联的无源滤波器。通过控制使串联变压器的谐波等效阻抗很大,无源滤波器的谐波等效阻抗相对很小,由分流原理可知此时各次谐波电流将被迫流入无源滤波器支路,从而实现了各次谐波的滤除。为实现系统谐波阻抗的控制,设计了无源滤波器参数和逆变器控制参数。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,结果表明可将系统侧电流总谐波畸变率由29.37%降低到0.69%,满足国家谐波标准。该研究在谐波抑制方面具有一定的应用前景。

关于有源电力滤波器的综述分析

电力系统逐渐发展成为以电力电子为基础的电力系统,各种电能质量问题的存在,推动了有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的发展。APF作为综合性电能质量调节器,是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,其性能优劣与所采用的拓扑结构、电流追踪控制方法等密切相关。为了推广在高压大容量下APF的控制技术,拓宽其应用范围,分类整理了APF拓扑结构,归纳总结了APF的电流跟踪控制技术,将各种控制方法进行了性能对比,并从多个角度阐述了当前所存在的问题,为研究人员提供参考。此外,还简要总结了APF的进一步发展趋势。

有源电力滤波器的研究综述

随着电力电子技术的发展,电力电子装置在电力系统中的应用越来越广泛,应运而生的非线性和冲击性负载产生的谐波及无功电流对公共电网的污染也日渐严重。在解决谐波问题的众多方法中,有源电力滤波器(APF)是一种相当具有发展前景的谐波抑制装置。在国外,有远点滤波器早已进入了工业实用化阶段;而在国内,由于起步较晚,虽然在理论上已相当成熟,但在工业上却还没有得到广泛的应用。

非理想条件下并联有源电力滤波器的无源超螺旋二阶滑模控制策略

电力系统运行在非理想状态时,容易产生短暂的电压波动,此时并联有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)采用无源控制策略无法高效、精确地调节电能质量,而常规滑模控制又容易引起抖振。针对上述情况,将无源控制和抗干扰能力更强的超螺旋二阶滑模控制相结合,提出了一种无源超螺旋二阶滑模控制策略。首先,根据有源电力滤波器的数学模型建立基于正负序分离的欧拉−拉格朗日模型;其次,对系统的模型进行了无源性分析,且根据其无源性设计了无源控制器,同时采用超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进一步优化,提高了系统整体的鲁棒性和抗干扰能力;最后,在理想状态和负载突变、负载不平衡、电网电压不平衡、单相电压突变4种非理想状态下,通过仿真实验验证了无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性。

基于主动阻尼电路的LCL型并联有源电力滤波器谐振抑制方法

由于并联有源电力滤波器(SAPF)的宽控制带宽,LCL输出滤波器的谐振问题已经成为SAPF运行中的关键问题。为了解决LCL滤波器的谐振问题,提出了基于主动阻尼电路的新型阻尼方法,以在不影响SAPF控制的情况下实现阻尼效果。所提方法基于与滤波电容器串联的辅助变换器,在辅助变换器中,谐振电流被检测并反向注入作为变换器的参考信号,从而达到对谐振电流的阻尼效果。所提方法的稳定性通过频率响应分析,并与传统方法进行比较,证明了理论上的可行性。最后,实验结果验证了所提方法的有效性,与传统方法相比,所提方法具有更好的开关谐波抑制效果。

有源电力滤波器驱动保护电路的设计及仿真分析

本文根据有源电力滤波器的应用环境和运行特点,设计了IGBT驱动保护电路,并对保护效果展开了仿真验证。采用RCD吸收电路实现过电压保护,利用过电流检测与“软关断”方法实现过电流保护,运用散热片和温控开关实现过热保护。根据设计方案,使用Multisim 14.0仿真软件,分别进行了驱动电路正常工作仿真和瞬时过流故障仿真。结果表明,在正常工况下,输出驱动信号的仿真值与理论值十分接近;在发生瞬时过流故障时,经过1μs的延时后触发保护动作,在故障排除后电压缓慢恢复至正常电压,达到了驱动保护目的。

等效无限长有源电力滤波器在环形配电网中的应用

随着高科技园区等用户对供电可靠性要求的提高,环形配电网成为一种发展趋势。与射线型配电网相似,由功率因数校正电容和系统自身电感导致的谐波谐振现象,使得环形配电网中的谐波污染问题成为人们关注的焦点之一。该文针对环形配电网中谐波谐振现象,基于将环形配电网等效为射线型配电网的基本思想,提出一种在环形配电网中点安装等效无限长有源电力滤波器(infinite active power filter,I-APF)的谐波抑制方案。相比于在环形配电网中点安装阻性有源电力滤波器(resistive active power filter,R-APF)的传统方案,该方案不仅能够获得更好的谐波抑制效果;同时,该方案对于安装位置的改变、电容的改变和非线性负载的改变,均具有更好的适应性和谐波抑制效果。仿真分析和实验结果均验证了该方案的正确性和有效性。

中高压电网有源电力滤波器拓扑结构对比分析

随着中高压大容量非线性负载不断增加,中高压电网的谐波污染问题日益严重。有源电力滤波器(APF)作为治理谐波最有效的手段,其在中高压大容量领域的应用已经成为电气工程学科的研究热点。但是由于功率器件耐压水平的限制,迄今为止尚未产生一种广泛适用于中高压大容量谐波治理的电路拓扑结构和控制方法。针对用于中高压有源电力滤波器的拓扑结构进行研究,对比分析了变压器低压侧接并联型有源电力滤波器拓扑结构,混合型有源电力滤波器拓扑结构,多电平有源电力滤波器拓扑结构等各种变流器结构,指出了各自的优缺点。

工厂供电系统特定谐波源定位与有源电力滤波器治理技术研究

在工厂供电系统中,由于各类电气设备的广泛使用,使得电力系统中广泛存在谐波现象,这种电力电子设备引起的谐波不仅对设备本身产生破坏,还会对供电系统产生影响,造成电能质量问题,甚至会干扰电网的正常工作。因此,定位并消除谐波源头成为一项重要研究任务。本研究实施了针对工厂供电系统特定谐波源的定位技术,并对有源电力滤波器治理技术进行了深入研究。通过实验测试和计算机模拟能够有效地识别并定位出特定的谐波源的位置,可为工业生产中的电力系统设计和谐波治理提供重要的参考。同时,通过对有源电力滤波器的深入研究,探索出一种新的、有效的谐波治理方案。研究结果发现,使用有源电力滤波器能够有效地减小谐波对供电系统的额外负荷,提高整个供电系统的功率因数,从而提高电能质量。同时,这种技术也有助于延长设备的使用寿命和稳定性,提高设备的运行效率。该研究对于解决电力系统谐波问题具有重要的理论和实际应用价值。

有源电力滤波器的故障分析及主回路保护研究

随着全球经济的发展,以及电网架构的演进,人们对于电源设施的可靠性有了更加严格的要求。本文主要针对有源电力滤波器(apfc)在主回路中的工作原理、设计特点以及故障原因进行详细介绍。通过对apfc的主要功能模块及其各部分的分析与总结,得出了apfc的常见故障类型并给出了相应的解决方案。同时,结合实际应用中存在的问题,提出改进措施以提高apfc的运行效率和稳定性。

有源电力滤波器的动态无功补偿方法研究

为克服大量分布式电源、电动汽车并网时对电网带来的冲击,同时考虑到分布式电源及负载的双重随机动态变化特性,文章对现有无功补偿装置进行了分析,提出采用有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)对配电网进行动态无功补偿,并在MATLAB-Simulink中搭建仿真模型。经验证,APF动态无功补偿能力较好。

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。

谐波源与有源电力滤波器的补偿特性

通过分析电网中的典型谐波源 ,说明了整流器直流侧电感或电容滤波时 ,其特性类似谐波电流源或电压源。在探讨并联型和串联型APF工作原理的基础上 ,研究了它们对不同谐波源的补偿特性。从而说明对电流型或电压型谐波源进行谐波补偿 ,应该分别使用并联型或串联型APF。否则 ,不能起良好的补偿效果。

三相并联型有源电力滤波器电流重复控制

首先通过对数字PI调节器的仿真和实验指出了它在有源滤波中的局限性,提出将重复控制引入到电流环中以提高稳态性能。进而将重复控制和PI控制器并联用于并联型有源电力滤波器输出电流波形控制,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。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性,实验和仿真表明采用该方法后,可以显著改善滤波效果。

一种改进型并联混合有源电力滤波器及其控制

针对并联混合型有源电力滤波器谐波电流注入支路中存在阻塞谐波电流注入的阻抗问题,提出一种改进注入支路的并联混合型有源电力滤波器,使谐波注入支路上不存在影响补偿谐波电流注入电网的阻抗。根据该新型电路结构,通过分析谐波补偿和基波有功电流控制的原理,得出有源部分逆变器输出电压目标值的计算公式,并提出一种新的定频滞环电压控制方法用于控制逆变器输出电压,从而间接地实现了谐波补偿电流和直流侧电容电压的精确控制。最后,通过PSIM仿真实验和物理装置模拟实验验证本文所提新型注入支路和定频滞环控制方法的可行性和有效性。

光伏并网发电与有源电力滤波器的统一控制

提出一种光伏并网发电与有源电力滤波器的统一控制策略,新的系统结构和控制策略克服了目前的光伏并网发电装置白天发电、夜间停机的不足,并进一步拓展了系统的功能。该系统不但能同时实现光伏并网发电、无功及谐波补偿,而且在电网因故障停电时可以对重要负载实施电力中断补偿,以保证负载不间断的工作。文中详细分析了所提出的系统的工作原理和控制策略,利用MATLAB/Simulink对系统进行了仿真验证,并且设计了一台基于数字信号处理器TMS320LF2407的实验样机。仿真和样机实验结果验证了所提出的系统结构及控制策略的可行性。

大功率并联混合型有源电力滤波器的研制

针对大型供、配电站需要在滤除谐波的同时进行无功功率补偿的工程要求,改进了目前常用的并联混合型有源电力滤波器的拓扑结构,提出一种新颖的谐波注入式电路,进一步减小了有源滤波部分的容量,达到了工程应用的目的。详细介绍了该系统的滤波原理、控制器结构和大功率逆变器的实现。该装置已在 220KV 变电站挂网试运行,运行结果表明该装置滤波效果较好、可靠性高。而且这种 HAPF 的性能价格比较高,因而具有良好的工程推广应用价值。