一种复合式重复控制在并联型有源电力滤波器设计中的应用

传统重复控制可以实现多谐波信号的精确跟踪,在有源电力滤波系统中应用广泛,然而难以满足工业现场非线性负荷快速动态响应要求。此外随着高频谐波抑制效果明显的LCL滤波器在并联型有源滤波器中应用,基于重复控制的谐波电流跟踪控制器的参数设计需要进一步研究。因此本文给出一种复合式重复控制下采用LCL型滤波的并联型有源电力滤波器的控制器参数设计方法,并详细地分析了该复合式重复控制器动态和稳态性能,最后通过仿真和实验表明该复合式重复控制器设计方法的有效性和实用性。

并联型有源滤波器主电路关键参数设计

基于瞬时功率理论和空间矢量脉宽调制策略,提出一种并联型有源滤波器主电路关键参数设计方法。运用瞬时功率理论分析有源滤波器在改善电网电能质量过程中的能量流动情况,在此基础上给出直流支撑电容的容量选取原则。分析交流侧接口电感对有源滤波器补偿能力和电流纹波的影响,给出交流电感的选取原则。根据有源滤波器对输出电压矢量的要求,提出了应用空间矢量脉宽调制技术时直流电压的选取原则。最后结合具体算例,对本文提出的设计方法进行仿真实验验证。

基于频率自适应广义积分控制器选择性谐波电流控制策略

为提高有源电力滤波器的补偿性能,提出一种基于频率自适应广义积分控制器的电流控制策略。在两相静止坐标系下,对基波和某些指定次谐波分别设置对应的广义积分控制器,利用其无穷大开环增益和频率选择特性,实现谐波电流的无静差和选择性跟踪补偿。控制器采用直接离散域设计,避免数字化过程引入控制器性能偏差或偏谐。广义积分控制器频率自适应策略是通过保持基波周期采样点数恒定方式实现,保证电网频率波动情况下,控制器仍能对各次谐波实现高增益和选择性。实验结果验证所提出控制策略的有效性。

高电压等级新型混合型有源滤波器

提出一种高电压等级的新型混合型有源滤波器。首先给出该补偿装置的拓扑结构,分析其滤波原理,对各种控制策略进行分析,为其选择合适的控制策略;根据选出的控制策略,利用谐波抑制函数在Matlab仿真软件上分析了各种系统参数对该补偿装置滤波性能的影响,同时对注入支路的参数进行设计和分析。利用PSim仿真软件对该补偿装置的滤波效果和无功抑制效果进行了仿真分析,同时在实验室建立了实验装置,对其进行了实验验证。理论和实际表明该补偿装置具有良好的谐波抑制和无功补偿能力,系统运行可靠。

串联混合型有源滤波器直流母线电压控制策略

针对串联混合型有源电力滤波器直流母线电压控制问题,提出了一种新的不依赖于串联变压器端口电压检测的控制策略,由逆变器生成大小固定的有功电流,从而使串联变压器承受的基波电压保持稳定。仿真和实验表明,该控制策略可以较好地控制串联混合型有源电力滤波器直流母线电压。

SAPF并网滤波器RC并联LCL增阻尼新方法

SAPF并网接口滤波器LCL存在谐振峰易使系统发散,为有效抑制谐振峰,提出一种基于RC并联LCL无源增阻尼新方法。建立方案模型,结合IEEE519—1992标准计算抑制纹波的最小容感总值,并权衡阻尼性能、功率损耗等进行滤波参数寻优,旨在高阻尼、低损耗、高效率。仿真和实验结果表明该方法不仅有效抑制谐振峰,而且与工程上常用电容支路串电阻法相比,在不改变高低频段衰减特性的前提下,以低损耗、低成本获得相似的阻尼特性,相频特性过渡带陡峭,纹波抑制效果好,是SAPF输出滤波器较好的选择。

并联有源电力滤波器的自适应重复控制

在现有电力有源滤波器重复控制方法的基础上,提出了自适应负载谐波电流数字检测方法和重复控制自适应信号发生器。基于瞬时无功功率理论,在d-q坐标系中实现谐波电流的数字检测算法,并引入自适应的每基波周期采样点数kmax消除电网电压频率变化的影响。采用比例控制与重复控制并联用于输出波形控制。实验结果证明了这种自适应的谐波电流检测和数字重复控制方式的有效性。

混合有源电力滤波器新型控制策略及稳定性分析

在分析混合型有源电力滤波器(HAPF)工作原理的基础上,对其两种控制策略下谐波和谐振抑制特性进行了分析和对比,提出了同时检测电源谐波电流和电源谐波电压来控制HAPF输出电流的新型控制策略,应用劳斯判据对其稳定性进行了详细分析,分析结果表明系统变得稳定,谐波补偿效果变得理想。仿真及实验结果验证了本文所述控制策略在谐波控制及系统稳定的有效性和可靠性。

基于可变遗忘因子RLS算法的谐波电流检测方法

为了提高有源电力滤波器谐波检测环节的动态响应性能和精度,进而取得更好的谐波补偿电流跟踪效果,提出了一种基于可变遗忘因子递归最小二乘法(RLS)的谐波电流检测算法。该算法通过设定负载谐波电流动态过程发生的判别条件判断动态过程的发生,并动态地给出遗忘因子的取值,从而提高算法收敛速度。算法不但克服了的p-q和ip-iq法中低通滤波环节对动态响应特性的不利影响,而且化解了传统的RLS谐波电流检测算法中稳态与动态过程对遗忘因子不同的要求所产生的矛盾。最后,通过Simulink仿真分析和APF样机实验验证了本文所提的改进算法比传统的RLS谐波电流检测算法具有更快的动态响应特性,是一种非常有效的谐波电流检测方法。

混合有源电力滤波器的新型电流迭代学习控制

混合有源电力滤波器可以动态抑制电网谐波电流和补偿容性无功功率,改善电网电能质量。针对传统PI型迭代学习控制算法在并联有源电力滤波器应用中的不足,算法收敛性严重依赖于学习控制的初始输入,迭代学习控制器的参数是定常值,会影响有源滤波系统的控制性能。本文提出一种新型PI迭代学习控制算法,将其应用于混合有源电力滤波器系统的电流反馈控制中,得到了应用迭代算法的收敛性条件,并采用一种改进的Ziegler-Nichols方法对控制器参数进行了优化,以提高系统的控制精度。为了提高系统的动态响应性能,提出一种谐波电流误差的反馈-前馈控制策略,其中电流误差信号的D型前馈控制环节用于实现滤波器系统的电流快速补偿,同时利用一个三层BP神经网络对前馈控制增益进行优化。仿真和实验结果证明了该迭代算法及控制策略的可行性与有效性。

基于多采样率定时比较技术的并联有源滤波器

针对并联有源滤波器传统的定时比较控制法开关频率低、电流纹波大的问题,提出一种多速率采样定时比较控制方法,该方法对有源滤波器输出电流采用较负载电流更高的采样频率,在每个计算无功和谐波给定值的框架周期内对有源滤波器实现多次有效的控制,提高系统的控制性能。给出了该控制策略的理论依据和实现方法,分析比较了新方法与传统方法之间的特性差异。通过对双采样率系统的仿真和实验验证了本文所提方法的有效性。

并联有源电力滤波器的鲁棒性控制

并联有源电力滤波器SAPF(shunt active power filter)是当前谐波治理的主趋势。为获得高品质的SAPF谐波补偿性能,提出具有鲁棒性的单相数字锁相环,通过乘法鉴相、环路低通滤波、无静差控制、积分取余等环节实现对网侧电压相位的检测;并设计具有高稳定性的直流侧电压控制器,应用极点配置法确定控制器参数。文中提出的锁相环相位跟踪结果不受电网电压畸变影响,锁相准确,电压控制器相角裕度大、响应速度快,能够兼顾稳态与暂态性能,因此该SAPF系统对电网具有良好的适应性。仿真与实验验证了所提方案的正确性与有效性。

基于改进型自适应锁相环的特定次谐波补偿算法在APF中的应用

针对有源滤波器中传统锁相环无法解决相位与频率的耦合问题,提出了一种自适应加强型锁相环设计方法,该方法在锁相环中采用自适应增益代替传统增益,解决了输入信号相位变化越大,信号误差越大的问题。在自适应加强型锁相环基础上构建了一种新的特定次谐波补偿算法,并给出了算法的推导过程。通过仿真和实验对基于自适应加强型锁相环的特定次谐波补偿算法进行了验证,结果证明了其正确性。

基于改进比例谐振控制的三相四桥臂有源电力滤波器研究

在有源电力滤波器电流内环控制环节,为了实现对交流量的稳态无误差跟踪,以及对主要特征次谐波和低次谐波进行充分补偿,针对谐振控制器可以无静差地跟踪交流参考量以及PI控制可以无静差地跟踪直流量的特性。采用了一种基于静止坐标系下的比例-积分-多频谐振控制策略,对含量较高的主要特征次谐波和低次谐波进行选择性补偿,有效的降低了系统的总谐波畸变率。最后,通过仿真和实验对比分析了上述控制策略的可行性。

双谐振混合型有源电力滤波器特性研究

研究了一种新型的双谐振混合型有源电力滤波器的拓扑结构,该结构适用于35kV及以上的高压系统。首先分析了双谐振混合型有源电力滤波器对谐波和无功补偿的基本工作原理,对双谐振支路的参数进行设计和分析;利用谐波抑制函数对双谐振混合型有源电力滤波器的谐波补偿特性在频域进行分析,得到系统各种参数的谐波补偿幅频特性;对系统的稳定性进行了分析,劳斯判据的结果表明系统具有很好的稳定性。对双谐振混合型有源电力滤波器作了仿真,结果验证了理论分析的正确性。

交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器

为了提高传统的Cuk变换器的电压增益、电压传输效率、输出电流纹波,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术和交错并联技术应用到传统的Cuk变换中,提出了交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器的拓扑。通过采用开关电感/开关电容结构替换传统变换器中的电感与电容的方式,采用磁集成技术并合理设计耦合电感间的耦合系数,能够减小该变换器电感支路的电流纹波、提高系统暂态响应速度、减小变换器的体积重量,进而提高变换器的电气性能。最后通过实验样机的结果验证了理论分析的正确性。

谐振式混合型有源滤波器注入支路的仿真分析

谐振式混合型有源滤波器注入之路中等效阻抗之比太大,则APF发出的补偿电流很难注入到电网对谐波和无功功率进行补偿;如果谐振支路和分流支路等效阻抗之比太小,则要求APF的容量比较大,使成本上升。为了解决上述问题,提出了谐振式混合型有源滤波器注入支路的设计分析方法。首先给出补偿装置的整体结构,构建容性无功补偿支路的单相等效电路,建立对应的状态方程,利用状态变量分析法对注入支路中的基波分流支路进行分析设计。构建该补偿装置的单相等效电路图,获得其谐波抑制函数。利用该函数对注入支路中的谐振支路进行分析设计。并将设计好注入支路的谐振式混合型有源滤波器进行滤波效果分析,结果表明,上述偿装置能很好地抑制负载产生的谐波,验证了注入支路设计的正确性。

基于反馈解耦控制和畸变矫正的单相无功补偿策略

分析了单相逆变系统并建立了单相逆变器在d-q轴下的有功无功模型。该有功无功模型和三相系统一样,可以借用反馈解耦控制进行有功无功的控制。为了实现单相d-q变换,论文给出了一种滑动窗口滤波的方法。但是滑动窗口使得有功和无功不能完全解耦,从而反馈解耦控制系统的动态效果较差。为了克服这些缺点,文中提出了一种畸变矫正的方法,这种方法不仅改善了控制系统的动态特性,还消除了电流畸变,最后仿真验证了该方法的有效性。

基于多目标递阶模型预测理论的MMC能量协同控制研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(MMC-HVDC)具有广阔的发展前景,针对常规控制方法在不平衡网压下存在控制复杂且换流器内部能量难以控制等缺陷,提出基于多目标递阶模型预测理论的模块化多电平换流器(MMC)能量协同控制策略。该方法通过优化控制各桥臂的各电流分量来调节MMC功率分布,实现交流侧三相电流与换流器内部能量平衡的协同控制;为简化控制复杂度、降低控制计算量,对传统模型预测控制进行优化,建立相应的预测模型和目标函数,并将控制目标划分为内部和外部特性的分层控制,利用外部特性控制的最优解及内部特性分析结果,优化内部特性控制的寻优范围。最后,通过仿真和实验的结果验证所提出的控制策略能更快实现正常及交流侧不平衡工况下的换流器安全稳定运行。

SAPF并网LCL滤波器稳定性

针对并联有源电力滤波器并网接口LCL滤波器存在谐振峰,易使系统发散的问题,利用增加系统阻尼的方式对滤波器进行改进.研究分析有源阻尼方式优于无源阻尼方式,提出电容电流内环反馈、电容电压内环反馈以及电感电流内环反馈三种双闭环控制模型.通过伯德图法、根轨迹法确定系统的稳定性以及稳定范围,并确定最佳增阻尼.研究结果表明:该方法可有效抑制谐振峰,且稳定性好、成本低、效率高.