基于基波磁通补偿的串联混合型APF滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(APF)中,由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源。串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用,使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压,导致逆变器输出电流中含有一定谐波,影响了滤波器的滤波效果。文中以脉宽调制逆变器为核心,建立了滤波器的数学模型,并对其滤波特性进行了分析。提出了改善其滤波效果的3项有效措施,即适当增大逆变器输出滤波电感、合理选择串联变压器原副方变比、采用电压前馈控制技术。设计了一套基于数字控制的10kVAAPF样机,实验结果证明了原理分析的正确性。

基于基波磁通补偿的高压大容量串联型有源滤波器工程应用

提出了将基于基波磁通补偿(FMFC)原理的串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)应用于中高压系统。介绍了有源电力滤波器的滤波原理、串联变压器的设计,以及逆变器的设计和控制。样机实验结果表明:该有源滤波装置的滤波效果良好、可靠性高,同时该SHAPF的谐波压降对负载供电的影响很小;只投入有源滤波器,而没有投入无源滤波器时,仍然有较好的滤波效果。该技术可应用于电压更高、容量更大的电力系统。

不同类型谐波源综合补偿的串联混合型APF设计

为了实现对电网中非线性负载产生的不同类型谐波的综合治理,提出了一种新型串联混合型有源电力滤波器(APF)。所提出的滤波器不仅能单独治理电流型、电压型谐波源,而且能实现对电流型和电压型谐波源的综合治理,并能有效抑制电网谐波串、并联谐振。提出了一种基于变压器基波磁通补偿的串联型APF的电流比例—积分无静差控制策略。采用输入、输出阻抗传递函数法的分析结果表明,所提出的串联混合型APF具有很好的谐波谐振抑制特性。对该滤波器综合治理不同类型谐波源的情况进行了仿真和实验研究,结果表明,所提出的串联混合型APF具有很好的补偿效果。

基于单周控制的基波磁通补偿串联混合型有源电力滤波器

介绍了基于变压器基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器,将一变压器的一次侧串联在电网与谐波源之间,当串联变压器二次侧注入的基波电流与电网电流的基波分量满足补偿条件时,串联变压器可以实现对基波呈低阻抗,而对谐波呈很高的励磁阻抗,实现谐波与电网的隔离。将单周控制代替传统的滞环控制来获得补偿电流的跟踪,使得开关频率恒定,从而可以精确地设计高频滤波电容,提高系统的补偿性能和鲁棒性。推导了采用单周控制时系统的控制方程,分析了系统的工作过程。利用MATLAB对采用单周控制时系统的补偿性能进行仿真,结果表明系统具有较好的动稳态补偿性能。通过实验进一步证明了采用单周控制的可行性。

改进型无源滤波器在电动汽车充电机谐波治理上的应用研究

电动汽车充电机是非线性很强的负载,接入系统会给电网带来较大的谐波污染,研究充电机的谐波治理装置对今后大规模充电站的建设具有重要意义。针对6脉波不控整流充电机的谐波分析模型,提出一种基于基波谐振原理、基波磁通补偿原理和传统无源滤波器相结合的滤波改进方法,该方法将基波谐振电路和基波单绕组变压器串联在电源与无源滤波器之间。MATLAB/Simulink仿真结果表明,改进的滤波方法在充电站负荷较大的情况下也能使电网电流和电压波形正弦化,大大提高了传统滤波器的滤波效果。

具备多类型谐波治理能力的新型串联混合型有源滤波器

为有效治理不同类型的谐波,提出了新型的串联混合型有源滤波器设计方案。该系统由基于基波磁通补偿的串联型有源滤波器和并联谐振型无源滤波器组成。分析了系统的结构和原理,该结构克服了传统串联混合型有源滤波器中无源部分容易过流的问题。设计了系统参数,提出了改进的比例积分(proportion integration,PI)无静差控制方法。仿真算例验证了所提结构及控制策略的有效性。

磁通补偿串联APF采用多绕组变压器的不必要性

为促进基于基波磁通补偿的有源滤波器的实际应用,对传统的采用多绕组串联变压器实现大容量的方式进行了研究。首先将串联变压器和逆变器作为一个整体,建立串联变压器谐波等效阻抗的精确数学模型。然后根据串联变压器的匝比k和二次绕组数N的相互关系,将多绕组技术分为"分裂法"和"增加法"两种方式,分别分析串联变压器的谐波等效阻抗。结果表明:对于"增加法",当N足够大时,串联变压器在主要谐波频段上相当于导线,滤波效果变差;而对于"分裂法",滤波效果不变,但逆变器容量增加N倍。因此认为串联变压器采用多绕组技术是不必要的。

考虑反电动势2次谐波的容错型磁通切换电机开路及短路故障控制策略

六相永磁容错磁通切换电机(FTFSPMM)继承了传统永磁磁通切换电机的转子结构简单坚固、功率密度高的优点,同时具备故障隔离和抑制短路电流的能力。研究了考虑反电动势2次谐波时一相开路和短路故障时的容错控制策略。开路故障时,考虑到反电动势2次谐波,调节正常相中其中两相的电流幅值和相位使输出转矩平均值不变,转矩脉动为零。一相短路时,根据测量得出的短路电流,考虑电机的电阻和自感计算出短路相的反电动势。将一相短路时的转矩脉动分解为由该相开路引起的转矩缺失和脉动、由该相短路电流作用电感引起的转矩脉动和作用电阻引起的转矩脉动,分别计算用于补偿电感及电阻引起的转矩脉动的电流合成后即为短路时的补偿电流。在原理样机上进行了容错实验,验证了所提容错控制策略的有效性。

基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波方法研究

针对电力电子装置谐波源,提出基于基波磁通补偿和二次侧单调谐技术的无源滤波新方法。该方法在谐波源前串联变压器,二次侧以基波单调谐环节作为负载,该环节使得基波电流无衰减通过,而对于谐波电流呈现高阻抗,从而使得变压器一次、二次侧只含有基波电流和谐波电压,电源侧基本不含谐波成分,达到滤除谐波的目的。建立了系统模型并利用Matlab仿真对比分析,结果表明,此无源滤波方法不仅滤除谐波电流效果明显,而且能够有效滤除谐波电压。

一种应用于高压系统的有源电力滤波器的研究

为保证串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)在高压大功率场合下的正常运行,同时改进其滤波效果,提出了一种应用于高压大功率系统的SHAPF。将变压器次级的逆变器化解为三组单相全桥逆变器,同时将变压器次级设计为两绕组,反相注入系统基波电流,使串联变压器初级对谐波的阻抗变大。在一套10 kV样机上进行实验,验证了这种基于基波磁通补偿原理的SHAPF有良好的滤波效果和可靠性,并且完全可推广应用在更高电压等级及更大功率的电力系统的谐波抑制中。

基于SVPWM的串联混合型有源电力滤波器的研究

提出基于SVPWM技术的串联混合型有源电力滤波器(SHAPF),并详细介绍了其原理、设计和应用。该有源电力滤波器实现简单,无复杂的矢量变换,且通过引入零矢量,在一个开关周期内减少了开关次数和损耗。由于直流母线电压利用率高,逆变器的谐波含量小,因此可提高串联有源滤波器的滤波效果,通过仿真及实验验证了该方法的正确性。

多电平大容量基波磁通补偿滤波器

将级联桥多电平逆变器拓扑结构应用于大容量基波磁通补偿(FMFC)有源电力滤波器(APF),分析了级联H桥拓扑及其工作机制,应用载波移相脉宽调制(CPS-SPWM)技术,通过调节变换器电压的幅值间接达到快速跟踪基波电流,实现基波补偿条件。仿真结果表明,与两电平拓扑结构滤波装置相比,该方法电流跟踪精度高,输出谐波含量少,使得串联变压器能够更好地对谐波呈现高阻抗;最后,搭建RT-Lab半实物实验平台,实验结果证明了将多电平级联H桥拓扑结构应用于大容量FMFC-APF的可行性。

基于磁通补偿的无源滤波器的设计

为了改善传统无源滤波器的性能,设计了由变压器、无源滤波器和谐振电路组成的一种新型无源滤波电路.其组成原理为变压器一次侧串联在电源和谐波源之间,而二次侧通过基波谐振回路连于电网,利用基波磁通补偿原理,使基波呈低阻,对谐波呈高阻,从而对谐波产生抑制作用;无源滤波器主要作用是进一步改善滤波效果.仿真实验研究表明,所设计的滤波器具有较好的滤波特性,有效地抑制了电网侧的谐波.

基于基波磁通补偿的电动汽车充电桩谐波抑制研究

电动汽车充电桩工作时会给电网带来谐波污染,研究其谐波抑制方法对将来大规模充电桩接入具有重要意义。针对三相不可控整流充电桩的谐波问题,对传统基波磁通补偿电路进行改进,在一次绕组侧采用两线圈取代原有的单线圈,并结合基波单调谐电路与无源滤波器提出了一种改进型谐波抑制方法。仿真结果表明,改进后的三相不可控整流充电桩所产生的谐波含量相较改进前下降了3.27%,该方法能够有效提高谐波抑制效果。

一种电网谐波利用的新方法

电网中的谐波电压和电流本身也是一种能源.利用基于磁通可控可调电抗器原理隔离系统谐波,迫使谐波流入谐波提取侧,通过三绕组变压器和基波磁通有源补偿在不取用系统基波功率的条件下提取含量较大的谐波分量.将提取出的谐波能量直接进行利用,或转化为直流或逆变成交流回馈电网,达到谐波利用的目的.利用MATLAB6.5搭建实际系统模型并对谐波提取进行仿真分析,仿真结果表明在谐波含量较为丰富的地方,本方案能有效滤除和提取电力系统谐波进行利用.

一种基于基波磁通补偿的改进型有源滤波器

提出了一种基于基波磁通补偿的改进型串联混合型有源滤波器,此滤波器具有滤波和单位功率因数校正两种功能。详细分析了其工作原理并进行了仿真实验,仿真结果表明此滤波器具有较好的滤波效果,能进行单位功率因数校正,并且在负载突变时有很快的响应速度,大约在两个基波周期之内就达到稳态。

补偿变压器对基波磁通补偿滤波器的影响

在基波磁通补偿有源电力滤波器系统中,补偿变压器参数的设计对滤波效果起关键作用。该文通过理论推导、仿真等手段,研究了补偿变压器的励磁电感、漏感对系统电压、电流幅值及谐波的影响。结果表明,补偿变压器的参数对系统影响复杂,但可通过实验仿真手段优化有源电力滤波器的设计,从而为工程设计提供基础。最后搭建了基于RT-LAB的半实物实时实验平台,经实验证明了基波补偿有源滤波器方案的可行性及补偿变压器参数对系统的影响。

单相串联混合型有源滤波器的仿真研究

为了保证串联混合型有源滤波器在大容量场合下正常运行,同时改进其滤波效果,以及减少逆变器中的干扰量,本文提出了一种单相串联混合型有源滤波器。仿真结果表明,这种滤波器有效降低了功率损耗,有着显著的滤波效果。

基于基波和谐波磁通混合控制的改进型串联有源电力滤波器

基于基波磁通补偿(FMFC)的串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)的滤波性能与其采用的变压器的励磁阻抗成正相关,然而过大的励磁阻抗将会增加系统的容量及成本,并降低系统可靠性。为此,提出一种改进型串联有源电力滤波器(ISAPF),在传统FMFC的基础上增加谐波磁通控制,使得所提ISAPF在取得与SHAPF相同滤波性能的条件下,能够采用较低容量的变压器。首先对ISAPF的基波和谐波等效阻抗进行分析并解释'谐波隔离'的原理;其次,给出ISAPF完整的控制框图并将基波检测环节等效为二阶传递函数,基于劳斯稳定判据分析ISAPF稳定性,从而给出基波和谐波控制系数的取值范围;此外,研究了ISAPF应用于电压型谐波负载滤波时的典型案例;最后,研制出一套带有两种不同容量变压器的单相滤波器样机并进行了两组实验。结果表明:当采用同一变压器时,ISAPF相对SHAPF具有更好的滤波效果;当实现相同滤波性能时,ISAPF相对SHAPF可采用具有更低容量的变压器。实验结果证明了所提ISAPF降低变压器容量的有效性。

Key Techniques of High-voltage and Large-capacity Series Hybrid Active Power Filters

基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器（active power filter,APF）应用于高电压、大容量的谐波抑制场合时,受变压器励磁支路谐波电压的影响,逆变器不能等效为基波电流源,其输出电流将含有大量的谐波,从而影响滤波效果。以逆变器为核心,推导出在励磁支路谐波压降影响下的串联变压器的谐波等效阻抗。并以此为基础,从理论上分析励磁电感和变比对串联变压器谐波等效阻抗和APF滤波效果的影响。仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,针对广东某厂10kV、1MVA电力负荷,研制一套基于基波磁通补偿的串联混合型有源滤波器工程样机,取得非常好的滤波效果。