具有低谐波阻抗的三相四桥臂有源电力滤波器

传统控制策略的有源电力滤波器在三相不平衡工况下无法快速精确检测谐波电流,会造成控制环节设计复杂以及滤波效果差的问题。为此,提出一种具有低谐波阻抗特性的三相四桥臂有源电力滤波器。通过建立三相四桥臂的平均开关模型在αβ0坐标下实现桥臂间的解耦控制。与传统的滤波器相比,该滤波器无需谐波检测环节,在三相不平衡工况下控制逆变器控制前三桥臂跟踪输出公共连接点基波正序电压,使滤波器相较负载侧呈高基波阻抗;同时,通过设计控制环节使滤波器谐波阻抗近似为0,使谐波全部通过逆变器支路流入大地,利用分流的原理实现滤波。与传统有源电力滤波器相比,该方法简化了滤波系统复杂程度同时降低了控制难度。在PSCAD软件中搭建了仿真模型。结果表明:在有源电力滤波器投切后,系统侧电流三相谐波含量从23.57%、25.38%、23.57%降低到了0.56%、0.82%、0.51%,系统侧电流基本为对称三相正弦波形,满足谐波抑制的国际标准。

一种新型的四桥臂三电平并联有源电力滤波器的空间矢量控制策略

提出一种新型的四桥臂三电平并联有源电力滤波器(APF)的空间矢量控制策略。基于参考电压分解的方法将复杂的开关矢量的选择问题简化为四桥臂两电平APF的空间矢量控制和四桥臂三电平APF的一个开关状态选择2个部分进行解决,从而解决了现有的控制策略普遍存在的计算复杂的问题。所提出的控制策略具有需要的采集量少、易于硬件实现的特点。通过具体仿真计算结果表明所提出的方法控制效果良好,具有较高的实用价值。

基于模型预测控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对现有有源电力滤波器数字化控制方法对模型依赖性较强的缺点,基于正负序系统和零序系统解耦控制提出了一种三相四桥臂有源电力滤波器的模型预测控制(MPC)方法,以差分方程作为预测模型,保留了常规MPC中的反馈校正和滚动优化环节,推导出了最优控制律.将该方法与常用的预测电流控制方法做了对比,得出了"带电源电压观测器的预测电流控制只是模型预测控制的一个特例"的结论;详细分析了参数对稳定性的影响,通过修改MPC的参数,可以在省略带通滤波器的情况下,允许更大的连接电抗参数建模误差,鲁棒性比预测电流控制更高.此外,MPC和重复控制相结合消除了MPC所固有的稳态误差.仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性.

单周控制四桥臂三相四线制有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的四桥臂三相四线制有源滤波器。该控制方法不需要检测三相负载电流和三相电源电压,不需要使用任何乘法器,可以大大简化谐波检测电路和电流跟踪控制电路。整个控制电路由4个带复位积分器、几个触发器、比较器和一些模拟器件组成,控制电路简单、可靠、无延迟。主电路开关频率恒定,容易实现。在对四桥臂变换器的三相四线制有源滤波器进行分析、建模的基础上,进行了仿真研究,仿真结果表明单周控制三相四线制有源滤波器能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,而且响应快、补偿性能好。

一种新型的四桥臂并联有源电力滤波器的复合开关控制策略

为解决四桥臂并联有源电力滤波器(active power filter,APF)现有的空间矢量控制(space vector modulation,SVM)算法计算复杂、延时较大的问题,首先提出一种改进的空间矢量控制方法,详细说明该方法的原理和具体实现,通过仿真计算验证了该方法的正确性和有效性。同时,为使得四桥臂并联APF具有控制精度高和响应速度快的性能,将所提出的改进空间矢量控制和电流滞环控制进行了有效结合,提出一种兼具两种控制方法各自优点的复合控制策略。给出该策略的实现和参数计算方法,通过仿真计算和物理实验验证了所提方法的正确性和有效性。所得方法计算简单,易于硬件实现,对于提高四桥臂并联APF的补偿效果具有一定的应用价值。

基于单周控制的四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器。它不需要检测三相负载电流和三相输入电压,也不需要任何乘法器,可以大大简化谐波检测电路和电流跟踪控制电路。整个控制电路仅由几个带复位的积分器、比较器、触发器以及一些线性元件组成,控制电路简单、可靠、无延迟。在对四桥臂三相四线制串联型有源电力滤波器进行分析、建模的基础上,进行了仿真研究。仿真结果表明:该有源电力滤波器能有效地实时补偿非线性负载产生的谐波、无功电流和零线电流。

基于单周控制的四桥臂三相四线制有源电力滤波器的研究

为了将单周控制方法用于三相四线制系统,本文提出将四桥臂三相四线制有源电力滤波器的主电路分为三相桥和N相半桥两个独立的子电路,并分别对其采用单周控制。三相桥的单周控制方程及控制电路与三相三线系统相同;通过对电路的分析着重推出了N相半桥电路的单周控制方程和控制电路。最后进行了整体电路的仿真研究。仿真结果表明:采用该方法电路简单,不仅可以有效地补偿系统的三相谐波电流,还可以补偿中线电流,在三相四线制系统中有一定的应用前景。

基于ZPETC与重复控制的三相四桥臂有源电力滤波器控制策略研究

针对有源电力滤波器现有电流环控制结构复杂、带宽有限的问题,本文提出了基于ZPETC与重复控制的高精度电流环控制策略。利用带惯性的微分环节对控制对象的幅频特性进行校正,利用重复控制高增益的特点设计电流闭环,提高了系统鲁棒性。将重复控制与ZPETC相结合,确保了整个中低频段较大的开环增益,提高了有源电力滤波器的补偿带宽。同时利用参考电流信号前馈到ZPETC,解决了重复控制动态响应速度慢的问题。本文提出的电流环控制策略补偿精度高,响应速度快。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

三相四桥臂有源电力滤波器交流侧电感参数设计

提出一种三相四桥臂有源电力滤波器的交流侧电感参数设计方法。在对系统进行解耦后,前3桥臂电感参数的设计可独立于第4桥臂。针对特定的谐波源,在其它主电路参数已知的情况下,精确地确定了电感取值的上限;电感取值上限不仅与指令电流变化率的各极大值有关,还有极大值出现时刻的公共连接点电压有关。利用设计实例详细地说明了参数设计过程,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

模糊PI控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对于三相四桥臂有源电力滤波器(active power filter,APF)直流侧PI系数难以整定的问题,提出了一种基于模糊理论的PI控制器的设计方法。模糊PI控制器通过在传统PI控制器的基础上加入模糊控制算法来降低PI参数的整定难度。理论分析与仿真结果表明:该控制器具有如下优点:参数整定容易;相对于传统PI控制器,具有更好的动态性能和静态性能;APF具有更好的谐波和无功电流的补偿性能;在电网电压扰动的情况下仍能对电容电压进行无静差跟踪。

三相四线制三电平三桥臂有源滤波器中点平衡控制策略

中点平衡问题是三相四线制三电平三桥臂有源电力滤波器(active power filter,APF)的一个固有问题,目前在矢量调制中尚无完善的控制理论完全解决此问题。该文通过对各种电流电压状态下每个三维空间矢量对直流中点电位的影响进行分析,提出了"中点控制度"(neutral-point control grades,NPCG)的概念,并给出了NPCG的计算公式;基于NPCG,在α-β-0坐标系下提出一种基于坐标平移原理的新型"三维矢量优化选择调制策略"(optimized3D space vector modulation,O3DSVM),该调制策略能优化选择NPCG值较高的矢量以合成目标矢量,从而达到最大程度控制直流中点电位偏移的目的。仿真分析验证了中点控制度理论及O3DSVM调制策略的正确性和可行性,采用该策略的APF不但中点电位得到了有效控制,且补偿效果良好。

基于LADRC的三相四线制并联型有源电力滤波器系统分析

为改善三相四线制有源电力滤波器控制器的动态响应速度和性能,首先建立了一种典型三相四线制并联型有源电力滤波器(SAPF)的数学模型;然后设计了1阶线性自抗扰控制器(LADRC)对其进行控制;最后利用经典控制理论在频域对2阶线性扩张状态观测器的收敛性进行了分析;推导了基于1阶线性自抗扰控制器的三相四线制并联型有源电力滤波器系统的抗扰特性和稳定性问题。仿真结果表明,此控制方案优于传统比例–积分–微分控制器,具有良好的跟踪效果和抗扰特性。

基于统一数学模型的三相四线并联有源电力滤波器的性能分析

具有中线电流补偿能力的并联有源电力滤波器(APF)主电路拓扑结构主要是三桥臂电容中分和四桥臂两种。由于目前还没有对两种拓扑结构都适用的数学模型,使得缺乏对两者性能的定量比较,对于应用哪种拓扑结构更合理存在一定争议,也使得设计控制方法和进行参数优化设计时的理论还不完善。该文提出了一种三相四线并联APF主电路统一的拓扑结构,建立了它的数学模型和性能指标体系。在此基础上分析了关键参数对三相四线并联APF性能影响的规律,并对两种拓扑结构进行了定量的比较,最后通过仿真计算验证了理论推导和所得结论的正确性。该文所提出的统一数学模型为研究三相四线制并联APF提供了较好的理论基础。

三相四开关并联有源电力滤波器的控制方法

在详细分析一种基于四开关逆变器的三相四开关并联有源滤波器(TFSSAPF)的拓扑结构和工作原理的基础上,采用控制TFSSAPF输出电流有功分量的方法,以稳定直流侧电容总电压,提出在TFSSAPF的c相输出电流指令值上叠加直流侧电容均压控制量的方法,实现直流侧电容电压均衡。针对TFSSAPF的结构,提出采用相电流作为指令电流的SPWM电流调制算法,并综合输出电流和直流侧电容电压控制目标,提出适用于TFSSAPF的控制方法。样机实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

四桥臂并联型有源滤波器复合控制策略

针对四桥臂并联型有源滤波器(SAPF)的拓扑结构,将广义积分器与基于abc坐标系的三维空间矢量PWM(3-D SVPWM)相结合,提出一种新的复合控制策略。其中,广义积分器能够无稳态误差地对特定频率次谐波进行补偿;而3-D SVPWM直流侧电压利用率高,稳定性好,易于数字实现。建立四桥臂SAPF仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明采用所提出复合控制策略的四桥臂SAPF能有效补偿三相电网谐波、基波负序、零序及中线电流,且能对谐波进行分次补偿,兼具较快的动态响应速度和较小的稳态误差,验证了该复合控制策略的正确性和可行性。

基于统一数学模型的三相四线制并联有源电力滤波器的参数优化方法

提出了一种适用于各种拓扑结构和开关控制策略的四线制并联有源电力滤波器(APF)关键参数的优化设计方法。本文以满足响应速度和控制精度的要求作为优化目标,基于统一数学模型和各桥臂输出能力指标,求解得到桥臂输出电感值在给定直流侧电容和直流侧电压时的约束条件。结合实例说明了桥臂输出电感在该约束范围内的优化取值方法。最后通过仿真计算验证了所提出的参数优化算法的正确性和有效性,而且,所需数据少、容易获取,为提高APF设计水平和实用化程度提供了理论依据和实用方法。

基于PI+重复控制的三相四桥臂有源电力滤波器的研究

针对三相四线制低压配电系统存在的谐波问题,将三相四桥臂有源滤波器作为研究对象。在谐波电流检测和电压环控制方法已知的基础上,主要对电流环的控制算法进行研究,针对电流环控制选用传统PI控制方式时,动态响应速度较快,但存在稳态精度不高的缺点。而电流环控制选用重复控制时,动态响应速度不高,但存在稳态精度较高的优势。因此,为了弥补各自控制的不足,决定将PI控制与重复控制并联使用,并通过Matlab搭建了仿真模型。对比不同控制方式的仿真,结果表明:基于PI和重复控制并联的控制方式,既可以通过重复控制改善补偿精度,又可以用PI控制加快响应速度,验证了该方案的可行性。

四桥臂并联型有源电力滤波器控制研究

针对三相四线制电力系统谐波治理,提出了一种四桥臂并联型有源电力滤波器(SAPF)谐波补偿改进控制方案。谐波电流跟踪控制采用三维空间矢量调制算法,SVPWM具有直流电压利用率高、电流畸变率小等优点;直流侧总电压稳定,采用模糊PI自适应控制,直流侧电压动态响应快,超调小。对SAPF直流侧上下电容电压值平衡控制进行了研究。通过仿真验证了该控制方案的正确性与可行性。

三相四桥臂有源电力滤波器控制研究

针对三相四线制系统中不对称负载的情况,采用了四桥臂的有源电力滤波器,可以实现三相四线制系统的谐波补偿,同时可以治理中线上的谐波电流。为了更好地实现电流跟踪,提出了将BP神经网络PID应用于电流环的电流跟踪,通过MATLAB/Simulink仿真验证,并与传统PI控制器进行对比,结果表明,BP神经网络PID的控制效果明显优于传统PI控制器。

三相四开关并联型有源电力滤波器选择性谐波补偿方法

提出一种三相四开关并联型有源电力滤波器(three-phase four-switch shunt active powerfilter,TFSAPF)选择性谐波补偿方法。三相四开关结构可以降低系统硬件成本,但相比于传统的三相六开关逆变器,由于主电路中的电力电子器件数量减少,因此更容易出现容量不足问题。因此,本文采用选择性谐波补偿策略,针对系统的重点次谐波进行有选择性的补偿,放弃含量较低的谐波及高次谐波。首先利用选择性谐波检测算法计算参考电流值;通过三相四开关电压空间矢量脉宽调制策略(space vector pulse width modulation,SVPWM)跟踪该参考值;最后通过实验对系统的5次、7次、11次、13次、17次和19次等6k±1次谐波进行有选择性的补偿,证明了该方法的有效性。