基于DSP的并联电力有源滤波器的仿真研究

本文选择基于同步旋转坐标的谐波预测技术作为核心算法,利用 MATLAB 对工业用的三相三线并联型电力有源滤波器进行仿真研究,给出了部分仿真结果,提出了几个需要解决的电力有源滤波器实用化问题,并进行了定性探讨。

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。

基于有源阻尼方法带LLCL型滤波器的APF控制策略的研究

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是一种新型的用于补偿谐波和无功功率的电力电子装置,为提高并联型APF的补偿精度。以三相三线制带LLCL型滤波器的APF为研究对象,对APF的控制策略包括电流内环的控制和直流侧电压外环的控制进行研究,分析得出电压外环采用PI控制,电流内环采用PI控制和重复控制有机结合的复合控制策略。利用Matlab/Simulink仿真工具搭建了仿真模型,验证了带LLCL型滤波器的并联APF具有良好的补偿性能,可以明显的降低电网电流的波形失真度(Total Harmonic Distortion,THD)。

基于Matlab/Simulink的并联有源电力滤波器的仿真研究

介绍了并联电力有源滤波器的结构和工作原理,给出了基于Matlab/Simulink并联有源电力滤波器的仿真模型,并进行了仿真实验,结果显示搭建的并联电力有源滤波器的仿真模型有很好的滤波效果。

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。

基于LCL滤波器的并联有源电力滤波器电流闭环控制方法

并联有源电力滤波器(active power filter,APF)需要具有较高的补偿带宽和较低的开关纹波含量。LCL滤波器由于可以兼顾低频段增益和高频段的衰减,是APF输出滤波器的较好选择,但LCL滤波器是3阶系统,增加了控制难度。通常应用于APF电流控制的瞬时值反馈内环结合重复控制外环的双环控制性能较好,但其主要是针对单电感滤波器进行设计,难以直接应用于LCL滤波器控制。提出一种简单的内环方案,利用数字控制固有的一拍计算延时进行LCL滤波器的稳定控制,只需一个反馈量,结构简单;由于内环有效地改善了系统的特性,作为外环的重复控制器的设计相对简单。基于LCL滤波器的双环控制方案赋予了系统较高的稳态补偿精度和快速的动态响应。实验结果证明了所提出控制方法的有效性。

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。

不平衡负载下并联有源电力滤波器的控制策略

针对工业现场存在的不平衡负载(包括线性负载和非线性负载)导致的电网电压畸变和不平衡,在瞬时无功功率理论基础上,提出2种新检测算法及2/2变换矩阵,物理意义明确,可实时准确地分离出基波正序、基波负序及各次谐波电流,实现有源电力滤波器补偿策略的灵活选择——既可只补偿高次谐波和基波无功,充分利用有源电力滤波器的容量;亦可在容量许可的情况下同时补偿高次谐波、无功及基波负序。Matlab仿真研究和实验结果表明该算法的可行性。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

并联有源电力滤波器空间矢量电流控制新方法

基于电压空间矢量分析原理,提出一种适用于并联型有源电力滤波器的电流控制方法。揭示了参考电流优化跟踪策略,该策略能保证在单个开关周期内,使误差电流矢量的幅值以最快的速度逼近于零,从而实现参考电流的快速跟踪。基于参考电流优化跟踪策略,在充分考虑逆变器的实际电压输出能力的情况下,对逆变器输出电压矢量进行精确计算,并通过在单位开关周期内输出多个基本电压矢量的方法合成该矢量,以保证误差电流微分矢量同时具有最优方向和最大幅值,从而在快速跟踪指令电流的同时,不会造成逆变器不可控,提高控制系统的快速性和可靠性。实验结果验证了所提方法的有效性。

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。

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。