新型串联混合有源电力滤波器控制技术的研究

将串联型电力有源滤波器(APF)自身控制的稳定性与供电系统运行的稳定性分别加以研究,并对影响传统串联有源滤波器(SAPF)和传统串联混合有源滤波器(SHAPF)滤波性能的基本因数进行深入分析,以此为基础,提出一种新的超前补偿控制策略,使得 SAPF或者SHAPF的滤波性能得到极大的提高,有效减少了有源部分的容量。10kVA的样机实验证实了控制的可行性。

串联混合型有源电力滤波器对三相负载谐波源补偿特性的研究

在分析几种常用负载谐波源特性的基础上,推导出了在谐波环境下三相通用负载、星形和三角形联结负载谐波源的阻抗计算公式、序阻抗和序导纳矩阵。建立了串联混合型有源电力滤波器模型,并研究了该滤波器对星形联结和三角形联结负载谐波源的补偿特性。串联混合型有源电力滤波器适合补偿星形联结和三角形联结负载谐波源,也适合补偿电容性和电感性谐波源。实验结果验证了该结论的正确性。

串联混合型有源电力滤波器的无源滤波器简化设计

串联混合型有源电力滤波器由于成本低、滤波效果好,降低了谐振发生的可能性而受到广泛的关注。目前国际上研究的串联混合型有源电力滤波器主要有4种：并联无源和串联有源的组合系统,基于正弦电流控制的串联型有源滤波器,基于基波磁通补偿的有源滤波器和一种新型串联混合型有源电力滤波器。该文首先综述这4种串联型有源滤波器的特点,给出其谐波阻抗的区别。根据各自谐波阻抗的特点,特别是基于基波磁通补偿的有源电力滤波器和一种新型串联混合型有源电力滤波器的谐波阻抗非常大的特点,得出其中无源滤波器可以简化设计的结论,提出3种典型的简化设计方案,给出这3种无源滤波器简化设计方案的具体应用场合。该无源滤波器简化设计方案可以减少成本,大大降低系统设计的复杂性。采用2种典型谐波源的实验结果证明这3种无源滤波器简化设计的合理性。

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。

串联混合有源电力滤波器基于双dq变换的新型控制方法

分析了一种可以降低有源部分容量的有源电力滤波器没有在实际中得到应用的原因。提出了基于双 dq 变换的控制方法,在此方法下,不管电网电压和负载电流是否平衡,逆变器都只要承担电网谐波电流和提供谐波压降,大大地降低了有源部分的容量,提高了整机的效率。5kW 负载的模型试验证明了新方法的可行性。

一种实用的基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器

推导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的新原理 ,得出当串联变压器二次侧注入的基波电流和电网电流的基波成分满足基波补偿条件时 ,则串联变压器可以实现对基波呈现很低阻抗 ,而对谐波呈现很高的励磁阻抗。对该有源电力滤波器的电流控制方式进行了仿真。通过采用电流型谐波源进行接近实用化的实验 。

串联谐振注入式混合型有源电力滤波器及滤波特性分析

以工程应用为背景,结合注入式有源电力滤波设备在实际应用中存在的问题,提出了一种适用于中高压电力系统的串联谐振注入式混合型有源电力滤波器(SRIHAPF)的新型拓扑结构,该结构能够在电网电压畸变比较严重时仍然安全稳定工作,并通过基波谐振支路谐波分压和串联谐振支路谐波分流两个方面探讨了新型结构的优越性。在分析了SRIHAPF基本工作原理的基础上,对其主要工作特性进行了研究,包括谐波补偿特性、谐振抑制特性以及SRIHAPF系统稳定性。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

一种串联混合有源电力滤波器的新型控制方法

采用传统检测电网谐波电流的控制方式时,串联混合有源电力滤波器的谐波补偿性能与系统稳定性之间存在矛盾。文中在传统控制方式基础上增加了一个比例微分环节,能同时提高系统稳定性和谐波补偿性能,并更好地阻尼电网阻抗和并联无源滤波器之间可能产生的谐振。仿真和实验结果证明了所提出的方法的正确性。

一种新的采用低自感串联变压器的串联混合型有源电力滤波器

为降低逆变器容量和提高系统可靠性,该文提出一种新的采用低自感(或自阻抗)串联变压器的串联混合型有源电力滤波器。不同于传统结构,该混合滤波系统中的串联变压器自感很小,其标幺值仅为0.01～0.10,且串联有源滤波器不再控制为谐波电压源或基波电流源,而是控制为谐波电流源。在该方案中,逆变器和串联变压器二次侧绕组均无须承受很大的系统基波电流,而只承受一定倍数的滤波后系统谐波电流,其代价是逆变器在原来承受谐波电压的基础上叠加承受1～10%的系统基波电压。另外,该拓扑无须谐振于基波频率的LC旁路,降低了整个滤波装置的成本、损耗。仿真和实验结果表明,该新型滤波器具有良好的滤波效果。

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。

基于单周控制的三相三线串联混合型有源电力滤波器

介绍了一种基于单周控制的三相三线串联混合型有源电力滤波器。该滤波器只需检测三相电网电流、负载电压和直流侧电容电压,不需要乘法器,省去了谐波和无功电流的计算。整个控制器只需几个带复位的积分器、比较器、触发器和一些线性元件组成,控制器结构简单,并且具有较强的鲁棒性和较高的可靠性。在建立数学模型的基础上采用Saber仿真软件进行了仿真研究,仿真结果表明基于单周控制的三相三线串联混合型有源电力滤波器能够对系统谐波、无功电流进行有效的补偿,并且具有响应速度快的特点。

串联混合型有源电力滤波器的仿真研究

通过建立混合系统的单相等效电路图,分析了串联混合型电力滤波器的补偿特性,并且给出了无源滤波器的参数设计、耦合变压器的参数设计、输出滤波器的设计及有源滤波器主电路的选择。利用MATLAB构建了仿真模型,给出了仿真参数,得到了仿真结果。仿真结果表明了串联混合型有源电力滤波器理论分析的正确性。

串联混合型有源电力滤波器稳定性分析

基于串联混合型有源电力滤波器的拓扑结构,采用检测电网谐波电流的控制方式,建立串联混合型有源电力滤波器的数学模型,从谐波治理效果出发,利用稳定性分析中的劳斯判据,重点分析了电网电感参数、系统延时和无源滤波器参数对系统稳定性的影响。分析结果表明:电网电感的参数值越大,系统的延时越小,则有源电力滤波器放大倍数K的取值越大,系统的谐波治理效果越好;无源滤波器参数对系统稳定性影响较小。仿真结果验证了该结论的正确性。

新型串联混合有源电力滤波器的逆变参数设计

逆变器是有源电力滤波器(APF)的重要组成部分,APF会对逆变器关键参数的选取提出一定的要求,同时逆变器性能好坏又会直接影响APF的性能。在阐述一种新型串联混合有源电力滤波器(Series Hybrid Active Power Filte,简称SHAPF)工作原理的基础上,着重研究了其逆变器参数的设计。详细介绍了逆变器容量的大小和逆变器直流母线电压的选取等关键问题。研制了一台新型SHAPF的原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。

串联混合型有源电力滤波器的设计与仿真

针对电压型谐波源,采用串联混合型有源电力滤波器来进行谐波补偿。建立了混合系统的单相等效电路图,分析了串联混合型电力滤波器的补偿特性,并且给出了参数设计及主电路的选择思路。Matlab仿真结果证明了串联混合型有源电力滤波器理论分析的正确性。

LC串联的混合型有源电力滤波器的研究

针对有源电力滤波器(APF)成本高的缺点,提出了将无源滤波器和APF串联起来的混合型有源电力滤波器(HAPF)。新型拓扑结构既弥补了无源滤波装置的固有缺陷,又能充分发挥APF的优势,降低了成本。研究了HAPF的滤波原理,分析了HAPF直流侧电压参数的确定方法。确定无源滤波器的调谐次数为7次,并单独对5次谐波进行补偿。最后验证了所提策略的有效性。

基于虚拟导纳的LCL型并联有源电力滤波器鲁棒电流控制

基于电网电流和逆变侧电流的双环电流控制策略因其固有的有源阻尼作用而成为LCL型并联有源电力滤波器的研究热点,但控制回路中不同有源阻尼共存将导致系统特性难以确定。对此,通过虚拟导纳模型准确评估了系统的阻尼特性,发现其有源阻尼区域会随电网阻抗波动而变化,最大接近1/3采样频率;考虑LCL初始谐振频率处于不同的频率范围情况,利用开环极点及鲁棒性分析得到适用于不同情况的统一稳定性约束条件,并对应提出了一套鲁棒控制参数设计方法,从而充分保证电网阻抗波动下并联有源电力滤波器的稳定运行。在一台380V、45A的实验样机上验证了所提理论及控制策略的有效性。

串联混合型有源电力滤波器的实验研究

对串联混合型有源电力滤波器的电路结构、系统特性、控制方法等进行探讨与分析。基于电压、电流双闭环控制原理构成实验样机 ,实验结果验证了设计方案的可行性和正确性。

串联型电力有源滤波器中低通滤波器的设计及参数优化

串联型电力有源滤波器 (简称SAPF)是为解决用户端供电电压中存在的电能质量问题而设计的一种有源滤波器。它利用PWM逆变器产生与电网畸变电压大小相等、方向相反的脉宽调制波 ,经低通滤波器 (简称LPF)滤除开关纹波后通过变压器串联在电网中 ,以达到稳定负载端电压、改善电能质量的目的。目前研究主要集中在控制方法和波形瞬时畸变的实时检测上 ,对LPF涉及很少 ,而LPF的好坏会影响SAPF能否正常应用。研究发现对于不同的频率 ,LPF在SAPF中作用的电路结构并不相同 ,因此传统的LPF设计方法并不完全实用。在深入研究的基础上 ,文中提出了一套分频段的LPF设计和参数优化方法。仿真和实验结果都验证了该文所给方法的正确性。

一种高性能串联混合有源电力滤波器拓扑的研究

对传统的串联混合型有源电力滤波器抑制谐波的基本原理做了定性分析。在此基础上提出了一种新型高性能的串联混合有源电力滤波器。与传统的串联有源滤波器或者串联混合有源电力滤波器相比,其有源部分仅仅需要对注入电网的原负载系统的部分低次谐波进行抑制,从而提高了逆变器直流端电压的利用率,因而能在不损失滤波性能的前提下有效降低了有源部分的容量。该文进行了详细的理论分析,并通过仿真与10kVA样机的实验验证了理论分析的可行性。