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。

铜电解整流装置用并联混合型有源电力滤波器

为解决铜电解装置运行时产生的电网谐波污染和低功率因数问题,提出了在10kV侧安装并联混合型有源电力滤波器进行谐波抑制和无功补偿的综合补偿方案并介绍了混合滤波器的系统构成,混合型有源滤波器的无源部分由滤除11、13次谐波,同时补偿无功功率的11、13次两个无源支路构成。有源部分采用注入式拓扑结构,用来动态滤除11、13次以外的其它次谐波。有源部分对改善无源部分的滤波性能和抑制无源部分与系统等效阻抗之间的谐振发挥了重要作用。给出的现场运行结果表明:研制的并联混合型有源电力滤波器能有效的抑制谐波和进行无功补偿。

基于主动阻尼电路的LCL型并联有源电力滤波器谐振抑制方法

由于并联有源电力滤波器(SAPF)的宽控制带宽,LCL输出滤波器的谐振问题已经成为SAPF运行中的关键问题。为了解决LCL滤波器的谐振问题,提出了基于主动阻尼电路的新型阻尼方法,以在不影响SAPF控制的情况下实现阻尼效果。所提方法基于与滤波电容器串联的辅助变换器,在辅助变换器中,谐振电流被检测并反向注入作为变换器的参考信号,从而达到对谐振电流的阻尼效果。所提方法的稳定性通过频率响应分析,并与传统方法进行比较,证明了理论上的可行性。最后,实验结果验证了所提方法的有效性,与传统方法相比,所提方法具有更好的开关谐波抑制效果。

模块化并联型低压有源电力滤波装置的设计与工程应用

为滤除低压电网非线性负载产生的谐波,设计了模块化并联型低压有源滤波装置。在设计方案中,主电路采用三相3桥臂结构的3电平二极管箝位变流器,并设有软启动、直流侧稳压控制以及二级过压过流保护功能,控制电路采用数字模拟混合电路技术。针对国内工业用户的特点,在电容器回路中串接了特定电抗率的电感,给出了电容与有源滤波装置混合补偿结构。实验结果表明,该装置不但可有效抑制未被放大的谐波,且可使母线电流总畸变率从原来的39.4%降至6%以下,使母线电压畸变率从投运前的10.1%降至3.0%以下,使功率因数从0.58升至0.92以上,验证了该装置的有效性和应用价值。

大功率并联混合型有源电力滤波器的研制

针对大型供、配电站需要在滤除谐波的同时进行无功功率补偿的工程要求,改进了目前常用的并联混合型有源电力滤波器的拓扑结构,提出一种新颖的谐波注入式电路,进一步减小了有源滤波部分的容量,达到了工程应用的目的。详细介绍了该系统的滤波原理、控制器结构和大功率逆变器的实现。该装置已在 220KV 变电站挂网试运行,运行结果表明该装置滤波效果较好、可靠性高。而且这种 HAPF 的性能价格比较高,因而具有良好的工程推广应用价值。

三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进

三相有源电力滤波器通常用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流。在有源电力滤波装置中,其补偿性能的好坏,很大程度上取决于控制器的设计。但由于非理想因素的影响,例如输出电流环路带宽有限、检测电路的延时、指令电流的产生等,都会影响补偿效果,而传统的PI控制由于带宽有限不能实现无静差输出。为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能,该文在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略即基于PI控制和重复控制并联结构的电流控制方法,利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度,PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。实验结果和理论分析充分证明了所提并联结构电流控制器的可行性。

并联型有源电力滤波器参考电流获取的新方法

提出了一种计算并联型有源电力滤波器电源电流参考信号和补偿电流指令信号的新方法。该方法通过对电源电压进行谐波分析,得出电压的基波正序分量,由此来确定电源电流参考的相位信息;同时从能量平衡的角度确定电源电流参考信号的幅值信息。另外,为了消除在对Fourier算法离散化时由于内部时钟与电网周期不完全同步引起的积累误差,采用了在滑动时间坐标系中进行Fourier分析的方法。文中所提方法,完全用软件实现了参考信号的同步,从而省去了产生参考同步信号的硬件电路。该方法适用于多种负载条件下的谐波和无功补偿,尤其是能应用于电源电压畸变和不平衡条件下。在样机上对算法进行了实验,实验结果验证了该方法的正确性和可行性。

并联型有源电力滤波器在非理想电源电压下的控制

首先提出了并联型有源电力滤波器在不对称、非正弦电源电压情况下补偿电流指令的准确计算方法。该方法基于同时对三相电压、电流进行旋转坐标变换和投影变换。所求得的补偿电流指令为非线性负载电流中除了基波正序有功分量之外的全部电流分量。应用于三相三线制电路时,该方法可以计算任意次谐波电流的瞬时值。进一步提出了在不对称、非正弦电源电压情况下,并联型有源电力滤波器产生补偿电流的无差拍控制法。理论分析、仿真及实验 结果表明了所提出的计算和控制方法的有效性,从而为并联型有源电力滤波器在非理想电源电压条件下的正确控制提供了一条有效途径。所提出的方法对其它类型有源电力滤波器的控制也有借鉴意义。

并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析

针对目前常用的几种典型结构的并联混合型有源电力滤波器,该文通过建立通用电气模型,从理论上对基于几种基本控制策略的并联混合型有源滤波器的滤波原理和优缺点进行了分析;在此基础上,通过比较研究,进一步探讨了不同基本控制策略下电网参数波动对并联混合型有源滤波器工作性能产生的影响。所得的结论可以为并联混合型有源滤波器在复杂工况下基本控制策略的最优选择提供有效的指导,确保滤波装置的安全有效运行。

高补偿精度并联型有源电力滤波器的控制策略

并联型有源电力滤波器能有效地抑制电网中的谐波电流,而其补偿精度取决于电流环控制器的设计。由于电流环参考和反馈电流由许多次谐波叠加而成且传统的比例积分控制器(PI控制器)带宽有限,因此控制器不能实现无静差输出。为此首先分析了传统单PI控制器在大容量有源电力滤波器应用中的局限性。然后提出了一种以T型滤波器(LCL滤波器)为控制对象的PI内环,重复控制器外环构成的双环复合控制策略用来改善输出电流波形,并给出了详细的设计方法和稳定性分析。该控制器对奇次、偶次谐波电流以及不平衡负载条件下的负序谐波电流均具有很高的补偿精度,且易于实现。仿真和实验结果证明了复合电流控制器在大容量有源电力滤波器应用中的有效性。

三相三线并联型有源电力滤波器并联控制

针对有源电力滤波器(APF)在大功率领域应用的问题,提出了一种适合于三相三线APF的并联运行策略,根据APF自身容量用优化输出方式补偿谐波电流,以达到大容量APF多补偿、小容量APF少补偿的目的,保证了多台APF并联运行的可行性和安全性。在此基础上提出了APF的并联控制策略,根据实际负载谐波电流投切APF。仿真和实验证明了基于容量极限负载按比例分配的有效性,以及协调控制策略在多台APF并联运行时的可行性。

单相并联型电力有源滤波器的仿真分析

由于电力有源滤波器能够克服无源滤波器的种种缺点而被公认为是一种能有效提高电能质量的装置。文章从实用角度出发，着重对以下三种场合进行仿真分析：①系统阻抗值发生变化；②有源滤波器的启动过程；③负载电流的突变过程。通过对单相并联型电力有源滤波器的仿真分析可以得出以下结论：①文中所设计的电力有源滤波器对系统阻抗的变化有很好的适应性；②启动过程中的最大电流值比稳态运行时的最大电流值大得不多；③改进的ＰＩ调节方法对负载电流突变过程中维持逆变器直流侧电容电压稳定能够起到较好的作用。这些结果对三相电力有源滤波器的设计也有一定的参考价值。

并联型电力有源滤波器的直流侧电压控制和补偿电流反馈控制

提出了一种基于直流侧电容电压控制和补偿电流反馈控制的电力有源滤波器新型控制算法。将周期离散控制技术和数字锁相环技术应用于直流侧电容电压的控制,通过非线性平均电流补偿技术计算出下一个工频周期内补偿电流的校正值实现了补偿电流反馈控制。该算法避免了复杂的谐波电流计算,提高了运算速度,能够跟踪并补偿频繁变化的负荷谐波。数值仿真计算和动模实验结果证实了该算法的有效性。

三相三线制并联型有源电力滤波器的准滑模变结构控制

提出一种基于准滑模变结构控制(QSMC)的有源电力滤波器的控制策略,用于减小常规滑模控制中存在的抖动问题。使用的方法是将系统的运动轨迹限制在理想滑动模态的某一领域Δ内,从而实现对滑模控制非线性部分进行处理,保证了在减小了系统的抖动的同时系统又具有较好的鲁棒性。同时分析了该装置的原理及控制方法,并对控制器的存在性,可达性及稳定性进行了分析。仿真结果证明了该控制算法简单,响应速度快,对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性等特点,对抖动也具有较好的抑制作用。

新型注入式并联混合型有源电力滤波器

为了满足大型变电站谐波抑制和大功率无功补偿的要求,提出了一种新颖的并联注入混合有源电力滤波器,在补偿大功率无功功率的同时,降低了有源电力滤波器的容量,减少了滤波装置的初期投资,也更适合于工程实践应用。详细介绍了这种滤波器的滤波原理,提出了基于自适应预测算法的谐波检测方法,提高了谐波检测精度,采用基于广义积分迭代算法的三重离散滑模变结构的混合型有源滤波器控制策略。220kV变电站挂网运行的工程应用结果表明这种新型注入式混合有源电力滤波器可靠性较高,可获得良好的滤波效果。

并联型有源电力滤波器限流补偿策略研究

分析了系统突变情况时并联型有源电力滤波器(APF)发生过流的状况,从参考电流角度提出了截断限流和比例限流2种控制策略。前者将原参考补偿电流作比较限幅处理,得到新的参考电流;后者比较上周期参考补偿电流及APF最大允许补偿电流,得到一比例系数,参考该系数,得到本周期内新的参考电流。这2种方案都只对参考电流进行处理,控制实现简单,能充分利用APF的补偿能力,使小容量APF可安全运行于大谐波容量的系统中。就实现的复杂性、安全性及补偿效果而言,前者优于后者。最后,通过仿真研究验证了2种方案的可靠性和有效性。

并联型有源电力滤波器按容量比例分频段补偿并联控制策略

针对有源电力滤波器(APF)在大功率领域应用的问题,提出一种基于无静差控制的按容量比例分频段补偿并联控制策略,利用APF自身容量的不同,按照谐波含量合理优化,以达到大容量APF补偿含量高的谐波、小容量APF补偿含量低的谐波,理论上可以达到稳态时无误差的补偿,从而有效地提高了有源电力滤波器在大功率领域场合中的补偿精度。在此基础上提出了有源滤波器基于容量极限按比例限流的控制策略,提高了并联运行的稳定性和安全性。理论分析和试验证明了提出的按容量比例分频段补偿控制策略的优越性。

并联型有源电力滤波器对电动机和电容器谐波源补偿特性的研究

在分析感应电动机和电容器谐波源阻抗特性的基础上,推导出了在谐波环境下电动机和电容器谐波源的阻抗计算公式、序阻抗和序导纳矩阵。通过研究并联型有源电力滤波器对感应电动机和并联电容器谐波源的补偿特性,得出了并联型有源电力滤波器适宜补偿电感性谐波源、不适宜补偿电容性谐波源的结论。实验结果验证了该结论的正确性。

并联型有源电力滤波器的重复学习Boost变换控制策略

将供电系统谐波电流的补偿应用戴维南定理等效为谐波电压源的补偿,由此提出了一种基于Boost变换技术的PWM逆变器重复学习控制策略。该控制策略一方面将逆变器视为PWM整流器,应用Boost控制方法,使系统谐波电流与等效谐波电压源形成近似单位功率因数;另一方面,采用内部模型控制将系统谐波电流直接转换形成常规PWM逆变器的控制电压,并且应用重复学习控制消除各种不确定性因素对控制品质的影响。仿真和实验结果证实该控制器适合于有源滤波器系统,并具有跟踪速度快,鲁棒性好、稳态误差小等特点。

并联型有源电力滤波器的无源性控制

将无源性控制应用于并联型有源电力滤波器,对有源电力滤波器电路进行简化等效.把负载电压和电源电流作为状态变量,把补偿电流作为控制变量,通过坐标变换建立有源电力滤波器的数学模型,通过无源性理论获得简单而容易实现的控制律.仿真结果表明系统具有良好的稳定性和鲁棒性.