多谐波源接入的城市配电网SAPF优化配置方法

针对分布式光伏和电动汽车充电设施等新谐波源渗透率高及分散接入造成的城市配电网谐波污染分散化与全网化问题,构建一种兼顾配电网谐波治理成本与治理成效的并联型有源电力滤波器选址定容双层优化模型。首先,外、内层模型分别以配电网谐波治理成本最小和电压畸变率最低为目标函数;然后,采用粒子群优化算法和遗传算法分别求解,实现配电网谐波治理效益最高的目标;最后,选取IEEE 33节点系统进行仿真,验证了所建模型对配电网谐波治理装置优化配置的有效性。

基于级联H桥五电平变流器SAPF的应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了基于无差拍控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理。仿真和实验结果表明了SAPF系统在低开关频率情况下,能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好。

检测电流包含电容电流的SAPF谐波抑制和谐振阻尼新方法

研究一个由并联型有源电力滤波器(SAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统,其中并联电容器的容性阻抗会与配电网的感性阻抗发生并联谐振。当检测电流中不包含电容电流时,SAPF可以抑制谐波和阻尼谐振且系统稳定;当检测电流中包含电容电流时,SAPF采用传统方式补偿会使得系统谐振频率向高频漂移。针对SAPF检测电流包含电容电流情况,提出一种改进的控制方法。该方法基于谐波电流分频控制策略,将高于谐振频率的抑制电流指令取反,低于谐振频率的抑制电流指令保持不变,同时检测谐振频率附近的公共耦合点(PCC)电压构建虚拟阻尼电阻,并对虚拟电阻的电导值进行闭环调节。采用该方法补偿后的网侧电流和PCC电压均满足电能质量标准。最后进行了仿真和实验验证。

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。

基于CPT谐波检测的SAPF系统设计

在我国煤炭生产领域,大量的大功率非线性变流装置引发谐波污染,导致整个供电系统供电质量的下降,影响煤矿生产安全。并联型有源电力滤波器已经在电网谐波治理方面显现优势。文章以三电平并联型有源电力滤波器为研究对象,采用CPT方法检测电网谐波,以重复控制和PI控制相结合的复合重复控制方法,针对电网谐波进行补偿,实验验证了控制系统的性能及稳定性。

基于SAPF的船舶电力系统谐波抑制

为避免大量强非线性负载的使用给船舶电力系统带来严重谐波污染,提出采用并联型有源电力滤波器(SAPF)实现船舶电力系统的谐波抑制。在建立船舶电力系统仿真平台的基础上,从分析船舶典型强非线性负载的谐波成分入手,设计并联型有源滤波器的谐波电流检测模块和补偿电流跟踪控制模块。仿真结果证明并联型有源滤波器对船舶电力系统谐波抑制的有效性。

基于改进动量因子Adaline算法的SAPF谐波检测方法

针对传统大功率高电压情况下并联有源电力滤波器(SAPF)装置谐波检测精度不高的问题,提出一种基于改进动量因子优化Adaline网络的自适应谐波电流检测算法。引入双动量因子修正Adaline网络的权值调整公式,以提升网络稳定性并加快收敛。采用载波相移—正弦波脉宽调制(CPS-SPWM)方式,构建基于改进动量因子Adaline算法的级联H桥SAPF仿真模型,仿真结果表明:与传统Adaline检测算法相比,所提算法响应误差减小16.56%,收敛速度提升33.33%,具有较好的电流检测效果。

基于改进滑模变结构控制的SAPF仿真及实验研究

为改善并联型有源电力滤波器(SAPF)在电网运行中抑制谐波和削弱抖振的能力,提出一种基于改进型的指数趋近律的滑模变结构控制策略,结合滑模变结构控制,引入状态量和饱和函数。建立SAPF仿真模型和实验装置,仿真结果表明:补偿后的电流总畸变下降到3.25%,A相电流趋近于正弦波,通过对比改进前后的控制策略,并且在实验的基础上验证了所提出的策略能够很好地抑制尖峰现象,提高了有源电力滤波器的鲁棒性。

基于FSMC的SAPF应用于船舶电网谐波抑制技术的仿真研究

为避免强非线性负载导致的谐波污染对船舶电网可靠运行的危害,提出采用基于模糊滑模控制(FSMC)的并联型有源电力滤波器(SAPF)抑制船舶电网的谐波。在分析船舶电网谐波成分的基础上,采用改进的Ip-Iq法实现谐波电流的实时检测,并针对强非线性负载的瞬变特征,将模糊滑模控制理论引入到SAPF的电流跟踪控制,最终通过向电网注入补偿电流的方式实现对谐波电流的抑制。仿真结果表明,基于FSMC的SAPF技术对船舶电网的谐波抑制效果良好,使电网谐波电流达到相关谐波标准要求。

基于SAPF的电网多节点电压谐波优化补偿方法

随着局域配电网中非线性负载的分布式接入,以谐波就地补偿为目标的并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)传统配置方式需要接入大量治理设备,存在治理效率低、成本高问题。因此,出现了面向局域配电网谐波全局综合抑制的SAPF优化配置问题。首先利用诺顿等效法建立局域配电网谐波电压优化补偿目标函数;其次,结合非线性规划原理和几何辅助分析法对优化问题进行求解,确定SAPF在系统中的安装位置和最优配置容量,提出一种基于SAPF的电网谐波电压优化综合抑制算法;最后,通过搭建IEEE-18节点仿真模型,对所提出的算法进行验证。在网络非线性负载的不同分布情况下,配置结果都具有良好的治理效果,可通过更少数量、容量的SAPF实现配电网整体谐波畸变的高效抑制。

非理想条件下MMC-SAPF的无源控制策略研究

为了提高传统有源电力滤波器耐压水平和等效开关频率,将电平数目较多的模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)应用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)。针对三线制电力系统的非理想运行状态,提出基于正负序分离的无源控制器(passivity-based control,PBC)策略,可根据有源滤波器的容量,灵活的选择补偿信号。首先,根据基于模块化多电平变流器型有源滤波器的数学模型,论证其无源性,采用阻尼注入法设计动态性能较高的正负序无源控制规律;其次,加入适用于电网非理想条件下的准PR环流控制、电容电压控制器,以提高系统性能;最后,在电网平衡、负荷投切、负荷不平衡及电网电压跌落状态下,通过Matlab/Simulink软件仿真和硬件实验,验证提出的无源控制系统用于非理想条件下基于模块化多电平变流器型有源滤波器的有效性和优越性。

基于Lyapunov函数的NPC型三电平SAPF非线性控制策略

传统并联型有源滤波器(SAPF)的控制方法只能实现电网平衡时的控制,且在负载发生变化时补偿效果不理想。针对这些问题,选取三相四线制系统下中性点钳位(NPC)型三电平SAPF作为研究对象,提出了基于Lyapunov函数的非线性控制方法。首先,建立了被控对象在dq0坐标系下的数学模型;针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略。同时,从稳定性的角度出发,选取合适的控制参数,保证线路参数变化时平衡/不平衡电网下系统的稳态和动态性能;其次,针对直流侧电压不平衡问题,采用基于电荷平衡原理改变空间矢量脉宽调制算法中正负小矢量作用时间的控制方法,维持直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,利用Simulink软件仿真和实验验证将所提出的基于Lyapunov函数的非线性控制器用于NPC型三电平SAPF的可行性和优越性。与传统的比例—积分控制相比,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。

基于改进型LADRC的SAPF双闭环控制策略研究

为提高并联型有源电力滤波器(SAPF)的动态跟踪速度和抗扰动能力,提出一种基于误差控制原理的改进型线性自抗扰控制器(LADRC)。该改进型LADRC将各状态变量与其观测值之间的误差作为线性扩张状态观测器(LESO)中各状态变量的调节依据。利用频域分析法对改进型LADRC进行了抗扰特性分析,且在系统稳定的前提下,将该控制器应用于SAPF的电流内环和电压外环双闭环控制。最后,通过仿真对比分析改进型LADRC和传统LADRC控制下网侧电流和PWM变流器直流侧电压波形,结果验证了该改进型LADRC的正确性和可行性。

基于统一坐标变换的三电平SAPF研究

传统的三电平并联型有源滤波器控制方法大都采用普通PI控制器,这种控制方法无法实现零稳态误差跟踪。在统一坐标系下推导出三电平SAPF的数学模型并且提出了基于该模型的无静差控制方法。采用电压前馈电流解耦控制策略和PI控制器,同时对自干扰和耦合干扰进行前馈控制,实现三电平SAPF谐波电流的无静差控制。最后,搭建了三电平的APF实验平台,并在平台上进行了实验验证,实验结果证明了上述方法的正确性和有效性。

考虑区域协调的SAPF分布式谐波动态优化治理

针对电力电子化趋势下配电网谐波污染所呈现的全网化、波动性及叠加污染等问题,提出从系统层面建立多补偿装置的分布式协调治理策略。首先,以配电网节点间的谐波电压、电流耦合作用为依据,应用凝聚型分层聚类算法优化并联有源电力滤波器的安装地点。其次,根据数据驱动的思想,运用关联度数据分析和粒子群优化方法来处理电能质量监测数据,在线动态划分并联有源电力滤波器治理区域,建立并联有源电力滤波器区域优化治理模型。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性。

空间电压矢量调制控制在SAPF中的应用研究

深入分析了空间矢量控制方法在并联型有源电力滤波器(SAPF)中的应用。把电压源逆变器件作为一个整体来考虑,在矢量控制空间中用有限的静止矢量去合成和跟踪调制波的空间旋转矢量,使合成矢量含调制波的信息。通过对SVPWM应用于SAPF的补偿电流控制的可行性分析,实现了在SAPF中的算法。仿真结果证明了系统具有良好的跟踪响应速度和控制精度。

电容中点式三相四线制SAPF基于PCHD模型的无源控制策略

针对三相三线制并联型有源滤波器（SAPF）在电网不平衡时需对正、负、零序分量进行分别控制等缺点,选择电容中点式三相四线制SAPF为研究对象,同时利用其无源性提出一种基于端口受控耗散哈密顿（PCHD）模型的非线性无源控制策略。首先,根据被控对象在dq0坐标系下的数学模型得到其PCHD数学模型;然后,采用互联和阻尼分配（IDA）法设计了SAPF的无源控制器;最后,根据直流侧的总电压和差压对补偿电流有所影响,设计了基于PI控制的SAPF外环电压控制器。仿真及实验结果表明,所设计的基于PCHD模型的电容中点式三相四线制SAPF能够实现电网平衡/不平衡情况下的电流低谐波、直流侧电压稳定及中点电压平衡;同时,与传统的双环PI控制策略相比,具有较好的补偿效果和响应速度。

基于三角正交法则的SAPF谐波检测方法

谐波电流检测是有源电力滤波器控制算法生成用于谐波补偿的参考电流的关键环节。提出了一种基于三角正交原理的新型谐波电流检测方法,所提方法与传统的谐波电流检测方法相比,主要优点是结构简单、计算量低和执行时间快。利用电网信号同步的锁相环检测到的相位信号,基于三角正交原理的方法可以提供一种提取参考电流的简便方法。同时,由于所提方法具有更低的实现复杂性和更少的微控制器资源消耗,因此,可以使用低成本微控制器来实现,具有实际工程价值。最后,对提出的方法进行了详细分析,并通过实验结果验证了其有效性和优越的性能。

级联型矿用SAPF分散控制策略的研究

近年来矿区谐波污染日益严重,而并联电力有源滤波器(SAPF)可以对矿区进行谐波抑制与无功补偿。结合级联型多电平变换器应用于SAPF的优点,提出将分散控制策略应用于矿用级联型SAPF中,即采用上位机和下位机相结合的硬件结构。仿真实验结果表明,采用基于分散控制策略的SAPF控制系统,能使SAPF快速精准地输出谐波补偿电流指令,同时可获得很好的直流电容均压效果。