采用CDSC滤波实现网侧有功电流前馈的APF无谐波检测控制

用无谐波检测法控制有源电力滤波器(active power filter,APF)省去了谐波检测环节,减少了计算量,但传统的无谐波检测法存在APF直流电压随负荷变化而波动严重的缺点。为此,该文基于对传统无谐波检测法直流电压波动机理的分析,提出利用网侧正序有功电流前馈来提高无谐波检测法下APF直流电压的动态响应特性,从而抑制直流电压波动的改进方案。为简化该方案在静止坐标系下的实现,选用并设计了级联延迟信号对消(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)滤波器来获取基波正序电流信号。由于稳态的网侧电流与电压相位相同,据此设计了有功逼近算法代替传统有功电流计算方法。仿真和实验验证了改进方案的有效性。与传统无谐波检测法相比,改进方案加快了直流电压恢复速度,提高了负荷电流波动时直流电压稳定性,降低了APF损耗和网侧电流不平衡度。

实现相位和频率检测解耦的快速锁相环

同步旋转坐标锁相环(SRF-PLL)及其改进型锁相环的相位与频率紧密耦合,电压相位发生突变而频率不变的情况下,检测得到的频率会经历一个暂态过程,导致频率检测的不准确。为此,在准一阶锁相环(QT1-PLL)结构基础上,增设解耦单元,提出改进型准一阶锁相环(MT1-PLL),实现相位与频率检测的解耦。为提高MT1-PLL对不对称、谐波等的抗干扰能力,将级联延迟信号消除法(CDSC)滤波与数学运算滤波结合成前置滤波模块,提取基波正序电压。该前置滤波模块能够滤除2次谐波,且整个滤波过程耗时仅为0.635个周期。同时,考虑了电网频率偏移、信号采样频率的影响,采用误差前馈的方法补偿它们在滤波模块造成的相位误差。最后,在PSCAD/EMTDC中设置各种工况,仿真验证了MT1-PLL、滤波模块以及相位误差消除方法的有效性。

电网电压畸变下的单相级联H桥变流器无锁相环控制

传统单相级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)变流器采用dq控制,在电网电压畸变情况下,控制性能受锁相环影响较大。为此,文章提出电网电压畸变下的单相CHB变流器无锁相环控制方法。首先通过构造级联延迟信号消除(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)模块,快速提取电网电压基波信号;然后将其矢量化,根据瞬时有功功率、无功功率和电压、电流之间的关系计算参考电流信号,完成对有功电流、无功电流的独立控制。此外,通过电网电压前馈进一步减轻电网电压畸变对电网电流的影响;并由此完成各H桥直流侧的电压平衡控制。与传统的dq控制相比,无锁相环控制方法消除了构造正交电流信号造成的延时。三单元CHB变流器的仿真和实验结果证明了所提方法在电网电压畸变情况下的有效性。

基于级联信号延迟消除算法的快速指定次谐波提取

实现精确快速的谐波检测是电力系统谐波补偿效果的保证。目前,已存在大量的指定次谐波检测方法,但是都存在着延迟时间长,对电网频率偏移敏感和检测精度不高等一些缺点。为了有效避免或者克服这些不足,提出了一种基于级联信号延迟消除法的新型指定次谐波检测方法,方法可灵活地提取畸变信号中的指定次谐波分量,并且具有较高的检测精度和较短的动态响应时间。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了方法的可行性和优越性。

基于级联延迟信号消除法的软件锁相技术

针对电网出现电压不平衡和谐波时,传统的锁相环不能兼顾锁相检测精度和动态稳定性问题,该文在同步坐标系软件锁相技术基础上,提出基于两相静止αβ坐标系下的级联信号延迟消除法(αβ-CDSC)的软件锁相技术,实现电网基波分量的检测和谐波分量的消除。该方法可以有效地消除电网电压不平衡和低阶谐波对锁相环的影响,使锁相环具有较高的检测精度和较短的动态响应时间。基于Matlab/Simulink的仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。