单周控制的直流侧有源电力滤波器及其补偿特性研究

针对整流桥谐波源负载,笔者通过对其电压型谐波源和电流型谐波源的谐波特性分析,指出DC侧并联型APF补偿电压型谐波源的不足,进而研究其对偶拓扑结构——DC侧串联型APF。对两种DC侧APF进行了单周控制理论实现和补偿特性效果比较。结果表明:DC侧并联型APF适合补偿电流型谐波源,DC侧串联型APF更适合补偿电压型谐波源,从而验证了理论分析与单周控制实现的正确性。

基于TMS320C32的直流侧有源电力滤波器的控制器

介绍了如何基于DSP技术(TMS320C32)实现直流侧有源电力滤波器(ActivePowerFilter,即APF);并在介绍TMS320C32的主要特点、功能及其结构的基础上,重点陈述了它在直流侧有源电力滤波器中应用的硬件结构和算法流程。

一种改进的单周控制直流侧有源电力滤波器及其稳态和动态研究

文中提出了一种改进的单周控制直流侧有源电力滤波器(DC侧APF)。这种DC侧APF并联在整流桥的直流侧,提供负载需要的谐波电流,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦电流。与传统的单相有源电力滤波器(APF)相 比,在不增加开关电压电流应力的情况下,功率开关的数量减少一半,简化了电路结构,降低成本。与传统的两级功率因数校正电路相比,新DC侧APF由于与负载并联,只提供谐波电流,所需处理的功率小、效率更高。新DC侧APF采用改进的单周控制方式,具有结构简单,控制效果好的优点。文中对改进前后2种控制方式的DC侧APF的稳态和动态性能进行了分析,结果表明,改进的控制方式不仅改善了补偿效果,而且扩展了系统的稳定区域。仿真和实验结果证实了理论分析的正确性。

带耦合变压器的直流侧有源电力滤波器的仿真研究

提出了一种基于耦合变压器的直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。该APF通过一个耦合变压器与主电路相连。与不带变压器的直流侧串联型APF相比,它可以灵活地、大范围地改变APF的输出电压,从而充分利用开关器件的容量,并且能够实现APF与主电路的绝缘隔离,防止电力系统的各种干扰直接进入APF中;与传统的交流侧串联型有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低了成本。理论分析及仿真结果验证了所提拓扑结构的正确性及优越性。

单相串联型直流侧有源电力滤波器

提出了一种单相串联型直流侧有源电力滤波器。与传统的单相有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低了成本。串联型直流侧有源电力滤波器采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整有源电力滤波器的能量流向。通过改变有源电力滤波器上储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,提供负载所需要的谐波电压,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、补偿效果好等优点。仿真结果验证了所提出理论的正确性。

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。

三相整流桥直流侧并联型有源电力滤波器

针对不可控三相二极管整流桥,提出了一种三相直流侧并联型有源电力滤波器拓扑结构及其控制策略,该滤波器由工作在工频的3个低频开关和两个串联的双向Boost电路构成。控制策略采用无需进行谐波电流检测和计算的单周控制方法,可抑制整流桥前端注入电网的谐波电流,使整个整流桥装置从电网吸收的电流接近正弦波,功率因数近似为1。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,可以减少高频有源开关的数量,降低成本;与功率因数校正器相比,仅处理负载电流中的谐波分量,可减小谐波治理装置的额定容量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性。

平均电流控制三相直流侧并联型有源电力滤波器

为实现三相直流侧有源电力滤波器的数字控制,提出将平均电流控制应用于三相直流侧并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的控制。为设计电流补偿器,提出定量分析电流环带宽和交流侧输入电流补偿性能关系的方法。该方法分析结果表明在输入频率为50Hz的情况下,且三相直流侧APF的电流环带宽超过1kHz时,可在输入端实现较好的谐波电流补偿性能。通过利用建立的电压环和电流环数学模型,设计完成的实验样机测试结果表明,在电流环带宽为1和2kHz下的补偿效果相当,证明了平均电流控制在三相直流侧APF中应用的有效性,同时也证明了定量分析电流环带宽和补偿性能关系方法的正确性。

并联型有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的控制是并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的关键技术之一。直流侧电压的大小将影响到APF的功率损耗和补偿性能。而在复杂的工业应用场合,各种负载的波动将会造成APF公共耦合点的电网电压的波动,进而影响到APF的补偿性能。以三相三线并联型有源电力滤波器为例,分析APF的功率损耗和直流侧电压之间的关系以及补偿性能和直流侧电压、电网电压之间的关系,并提出一种采用下垂调节器来控制直流侧电压指令值的控制策略。当电网电压升高时,提高直流侧电压,从而提高APF的补偿性能;当电网电压降低时,降低直流侧电压,在保证APF的补偿性能的基础上降低功率损耗。仿真和实验结果验证了理论分析,采用下垂调节器能够实现APF功率损耗和补偿性能的综合优化。

三相四线有源电力滤波器直流侧电压控制方法

针对传统直流侧电压控制方法存在超调量和静差较大的问题,提出了模糊PI控制方法,该方 法根据直流侧电压的变化情况,采用模糊控制规则对PI控制参数的初始值进行自动调整,使其在 任意时刻都能采用最适合的PI控制参数。与传统直流侧电压控制方法相比较,该控制方法具有超 调小、响应速度快、静差较小的特点。仿真结果验证了该方法的正确性。

并联型电力有源滤波器的直流侧电压控制和补偿电流反馈控制

提出了一种基于直流侧电容电压控制和补偿电流反馈控制的电力有源滤波器新型控制算法。将周期离散控制技术和数字锁相环技术应用于直流侧电容电压的控制,通过非线性平均电流补偿技术计算出下一个工频周期内补偿电流的校正值实现了补偿电流反馈控制。该算法避免了复杂的谐波电流计算,提高了运算速度,能够跟踪并补偿频繁变化的负荷谐波。数值仿真计算和动模实验结果证实了该算法的有效性。

基于自抗扰控制技术的有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(activepower filter,APF)正常工作的关键环节之一。对APF直流侧电压进行建模,在dq坐标系中分析了直流侧电压与d轴电流的数学关系,进而提出了APF直流侧电压自抗扰控制器的整体设计方法,给出了自抗扰控制器中的跟踪微分单元、扩张状态观测器和误差反馈单元的设计方法,并采用线性方法对该控制器进行优化,提高了响应速度与控制精度。仿真与试验结果验证了该设计方法的可行性。

基于分数阶PI~λ控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键。文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例—积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响。仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例—积分(PI)控制的方案。

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。

并联型有源电力滤波器直流侧电压模糊内模控制方法

并联有源电力滤波器(SAPF)直流侧电压的传统PI控制方法存在超调量以及静差较大的问题。本文将模糊内模控制运用于三相SAPF的直流侧电容电压的控制中。该方法根据直流侧电容电压的变化情况,采用模糊控制规则对内模控制参数的初始值进行自动调整,使其在任意时刻都能采用最适合的内模控制参数。与传统直流侧电压控制方法相比较,该方法提高了直流侧电压控制的稳定性,有效地抑制了超调,减小了静差。仿真实验表明了本文所提方法的正确性和有效性。

直流侧串联型有源电力滤波器的单周控制方法

单周控制(one cycle control,OCC)因其控制结构简单,控制精度高,响应速度快等优点,已被广泛用于有源电力滤波器(active power filter,APF)的控制。目前单周控制技术主要集中在并联型APF的控制中,而对单周控制应用于串联型APF仍需要进一步研究。文中将单周控制理论应于直流侧串联型APF,通过对其主电路工作原理的分析,导出了用于DC(direct current)侧串联型APF的单周控制数学关系,并建立了控制方程。仿真结果验证该理论的正确性与可靠性。

注入式混合型有源电力滤波器直流侧电压控制新问题及其解决方案

新型注入式混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter with injection circuit,IHAPF)的有源部分不承受基波电压,因而更适用于高压系统的动态谐波治理和大容量的无功补偿。其拓扑结构中包含基波谐振支路,决定了其直流侧电压很难通过对逆变器的基波有功电流的控制来维持平衡。一般采用不可控整流电路来维持直流侧电压。然而这种方式在装置接入点电压为非理想电压时,逆变侧的能量倒灌常常会引起直流侧电压的抬高甚至飙升,进而影响系统的补偿性能,甚至危及系统的安全运行。该文分析IHAPF系统直流侧电压抬升的原因,提出了滤波器结构选择、优化注入支路参数及直流侧采用PWM可控整流电路等方法来保证直流侧电压的稳定。仿真结果和某变电站注入式混合型有源电力滤波系统的现场运行数据证明了所提方法的正确性和可行性。

新型直流侧串联型有源电力滤波器

针对广泛应用的整流类负荷的谐波治理,提出一种单相输出电压可调的新型直流侧有源电力滤波器。从理论上分析了该拓扑的工作原理和电路的瞬时功率流向,从储能电容的不间断充放电过程中,计算出负载所需的无功功率。与传统的直流侧有源电力滤波相比,该拓扑具有调压范围广、储能电容充放电速度快、储能电容容值小的优点;且2个全控开关工作在同一频率下,使控制电路和驱动电路得到简化,控制成本降低。根据所选取的参数对主电路进行仿真,仿真结果表明电源输入电流谐波得到了良好的补偿,基本实现了单位功率因数的目的,且在负载突变时,系统能够快速进入新的稳态,验证了所提出的新型拓扑的可行性与正确性。

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。

双环控制整流桥直流侧串联型有源电力滤波器及实验研究

针对广泛应用的整流负荷,提出一种直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。这种DC侧APF串联在整流桥与负载之间,通过产生谐波电压达到补偿谐波源的目的,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低成本。串联型DC侧APF采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整APF的能量流向,通过改变APF储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、控制效果好等优点。实验结果验证了文中所得结论。