APF直流侧电压自适应PI控制

三相三线制有源滤波器(APF)大多采用传统的PI控制策略来控制直流侧的电容电压。为了提高有源滤波器的性能指标,在传统的PI控制基础上,结合最小隶属度模糊控制理论,提出模糊PI的直流侧电压自适应控制。模糊PI控制可以根据实时情况改变比例和积分参数,解决了传统PI控制器在非线性系统中的缺点。MATLAB仿真表明,模糊PI自适应控制与传统PI控制相比,跟踪性能更强,直流侧电压超调量更低,动态性能更好,并且有效地降低了电网谐波的畸变量。

并联型APF直流侧电压的改进自耦比例积分控制策略

传统的比例积分(PI)控制方法难以保证并联型APF(有源电力滤波器)在并网启动、负载跳变以及参考电压变化时对直流侧电压进行快速稳定控制。提出了一种具有大范围抗扰动能力的改进自耦比例积分(ACPI)直流侧电压跟踪控制方法。搭建了数学仿真模型,通过对不同工况下直流侧电压控制的仿真结果表明,提出的改进ACPI控制方法响应速度快、控制精度高、抗扰动能力强,对于直流侧电压波动具有良好的稳定效果,基于改进ACPI控制器的并联型APF系统具有大范围抗扰动鲁棒性。

三电平逆变器直流侧电压平衡控制方法的改进

三电平逆变器的直流侧电压平衡问题直接影响着逆变器及其电机调速系统的可靠性。为此,该文深入研究了不同电压空间矢量对直流侧电压平衡的影响,并针对交流传动系统四象限运行的要求,提出了一种基于瞬时电流检测的直流侧电容电压平衡控制方法。这种方法,可以使直流侧电容电压不受实际功率流向和功率因数高低的影响,在各种工况,特别是低电压能量回馈状态下,都能以较快的速度保持电容电压平衡。双PWM三电平异步电动机调速系统样机上的实验结果证明该方法是有效的。

并联型有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的控制是并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的关键技术之一。直流侧电压的大小将影响到APF的功率损耗和补偿性能。而在复杂的工业应用场合,各种负载的波动将会造成APF公共耦合点的电网电压的波动,进而影响到APF的补偿性能。以三相三线并联型有源电力滤波器为例,分析APF的功率损耗和直流侧电压之间的关系以及补偿性能和直流侧电压、电网电压之间的关系,并提出一种采用下垂调节器来控制直流侧电压指令值的控制策略。当电网电压升高时,提高直流侧电压,从而提高APF的补偿性能;当电网电压降低时,降低直流侧电压,在保证APF的补偿性能的基础上降低功率损耗。仿真和实验结果验证了理论分析,采用下垂调节器能够实现APF功率损耗和补偿性能的综合优化。

三相四线有源电力滤波器直流侧电压控制方法

针对传统直流侧电压控制方法存在超调量和静差较大的问题,提出了模糊PI控制方法,该方 法根据直流侧电压的变化情况,采用模糊控制规则对PI控制参数的初始值进行自动调整,使其在 任意时刻都能采用最适合的PI控制参数。与传统直流侧电压控制方法相比较,该控制方法具有超 调小、响应速度快、静差较小的特点。仿真结果验证了该方法的正确性。

三电平有源滤波器直流侧电压控制方法

建立了三电平有源滤波器数学模型并提出了其直流侧电压的闭环控制策略。在电压外环中采用PI控制维持直流侧电压恒定。在电流内环中,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行了仔细研究,总结了各种空间矢量对中点电压平衡的影响。然后针对三电平APF,提出了一种简单的中点电压平衡控制策略。该方法只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现中点电压平衡控制。同时,并没有增加系统的开关损耗和输出电压的du/dt。仿真结果证明了这种控制策略的正确性。

基于直流侧电压周期离散控制的单相并联有源滤波器

针对有源滤波器电流谐波分量检测运算复杂,且在负荷电流变化时出现电源电流畸变现象,从直流侧电容电压与交、直流侧功率传递的关系出发,并结合有功电流的周期性特点,提出了基于直流侧电容电压周期离散控制的新型有源滤波器控制方法。该方法以电网电压为同步信号,在电网电压信号的过零点采样直流侧电容电压,并通过周期离散控制可以获得负荷电流有功分量。采用该周期离散控制方法可实现对直流侧电容电压的线性化控制,并使有源滤波器对谐波的补偿是瞬时的。该文给出了单相并联有源滤波器的直流侧模型,基于该模型推导出周期离散控制方法。以该方法研制了10kVA有源滤波器样机,仿真和实验结果表明该方法控制简单,稳定性好,谐波补偿速度快,能够有效地避免负荷变化时的电流畸变现象。

有源滤波装置直流侧电压控制瞬时能量平衡建模

针对有源滤波装置直流侧电压进行更为有效控制的问题,文中应用瞬时能量平衡建模法推导出了一种用于三相三线有源滤波装置(APF)的直流侧电压控制数学模型。基于推导的数学模型利用经典控制理论得到稳态模型框图。根据比例积分调节器的闭环控制模型和劳斯判据中系统稳定条件,研究了系统的稳定性,并详细讨论在闭环控制方式下比例积分调节器的比例系数KP和积分系数KI的选取原则。仿真和实验结果验证了文中提出的比例系数KP和积分系数KI的选取原则是切实可行的,同时表明比例积分调节器闭环控制对于有源滤波装置直流侧电压控制具有较好的相对稳定性。

级联STATCOM阀组直流侧电压不平衡现象及原因分析

在级联H桥静止同步补偿器(STATCOM)研究实验过程中,发现各相阀组间存在直流侧电压不平衡,且阀组间直流侧电压不平衡度随着补偿电流的增大有增大的趋势。阀组间的直流侧电压平衡,对于级联H桥STATCOM的安全运行以及性能均具有重要意义,但尚未有阀组间直流侧电压不平衡的原因分析。文中通过对系统电压的正负序分解,分析了级联H桥拓扑结构中负序电压与正序电流的相互作用对有功功率的影响,解释了级联STATCOM阀组间直流侧电压不平衡的物理原因,对阀组不平衡进行了定量分析。仿真和实验结果证实了该方法的正确性,从而为解决阀组间直流侧电压不平衡提供了合理的依据。

新型注入式混合有源滤波器直流侧电压研究

以新型谐振注入式混合有源滤波器为例,分析了系统中直流侧电压波动的原因,并从稳态和动态两个方面探讨了直流侧电压波动对系统补偿性能的影响。在此基础上,提出了从滤波器结构选择、参数设计及模糊-PI控制器运用三个方面来保证直流侧电压的稳定从而提高系统整体性能的方法,给出了采用模糊-PI控制器结合电流跟踪控制算法获得系统参考信号的实现方法,实验结果证明了所提方法的有效性。

基于空间矢量调制的星形级联H桥SVG直流侧电压控制方法研究

详细分析了空间矢量调制方法在级联H桥静止无功发生器(SVG)直流侧电压波动控制中的应用,提出基于空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总直流侧电压控制;第二层为层间均压控制,层与层之间采用相移空间矢量调制方法;第三层为层内三相之间直流侧均压控制。通过选择合适空间矢量冗余状态实现直流侧电压稳定和减小直流侧电压波动。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于自抗扰控制技术的有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(activepower filter,APF)正常工作的关键环节之一。对APF直流侧电压进行建模,在dq坐标系中分析了直流侧电压与d轴电流的数学关系,进而提出了APF直流侧电压自抗扰控制器的整体设计方法,给出了自抗扰控制器中的跟踪微分单元、扩张状态观测器和误差反馈单元的设计方法,并采用线性方法对该控制器进行优化,提高了响应速度与控制精度。仿真与试验结果验证了该设计方法的可行性。

有源补偿器直流侧电压控制系统

阐述有源补偿器控制系统的工作原理。基于交直流侧时瞬功率平衡原理，建立了ｄ－ｑ－ｏ坐标系下直流侧电压闭环动态数学模型，推导了系统在比例积分控制下的稳定性判据，获得了主电路参数对系统稳定性影响的重要结论。通过对控制器有关参数的优化设计及仿真分析，证明了理论分析的正确性。

级联H桥型SVG直流侧电压平衡控制方法

级联H桥型SVG是目前大容量无功补偿装置的最佳方案之一,直流侧电压的稳定与平衡是保障装置可靠运行的必要条件。建立和分析了级联H桥型SVG的等效数学模型,推导了直流侧电压的波动过程,在此基础上分析其相间有功功率交换过程,并提出了一种基于零序电压控制的直流侧电压平衡的三级控制方法,即全局直流侧电压平衡控制、相间直流侧电压平衡控制和相内直流侧电压平衡控制,从而很好地解决了直流侧电压平衡控制问题。最后选取单相两个H桥单元的主电路结构进行仿真和实验分析,验证该方法的有效性。

通用电能质量控制器直流侧电压控制建模与分析

为了对通用电能质量控制器直流侧电压进行更为有效的控制,提出一种用于三相三线通用电能质量控制器(UPQC)直流侧电压控制的外环模型。在所得模型的基础上利用经典控制理论分析了实际UPQC的补偿能力;并通过分析抗扰动性能,采用比例积分调节器时电压环稳定性以及采用比例调节器时电压环稳定性,详细比较了直流侧电压的两种控制方法——反馈控制和复合控制(反馈加前馈控制)。仿真和实验结果验证了UPQC的最大补偿能力,同时表明复合控制具有较好的抗扰性能,以及在比例调节器下具有较好的相对稳定性。

H桥级联STATCOM直流侧电压控制新方法

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)各模块不一致工作状态下容易导致直流侧电压不平衡的问题,提出了一种新的直流侧电压分级控制方法。分析H桥模块(HBI)级联电平叠加方式,建立起H桥级联STATCOM动态工作特性及电流内环前馈解耦控制策略的数学模型,深入研究了H桥级联STATCOM与电力系统的功率交换机理和正负序电流的特征,在此基础上,运用正序电流控制STATCOM总体电压平衡、负序电流实现STATCOM各相变流电路直流侧间的电压平衡控制,通过调节HBI的交流输出电压幅值和与电流的相位差使各HBI直流侧电容电压维持在设定值。仿真结果验证了所提方法的可行性与正确性。

新型注入式HAPF谐波电流及直流侧电压控制新方法

针对注入式混合有源滤波器中无源与有源部分补偿效果叠加、补偿谐波电流在经过注入支路和输出滤波器之后会产生一定的相位和幅值偏差,以及基波谐振支路的存在使得必须通过添加整流桥的方式获取直流侧电压从而难以保持直流侧电压的稳定等问题,提出了一种改进结构的新型谐振注入式混合型有源滤波器(hybridactivepowerfilter,HAPF),使直流侧电容能够与电网产生能量交换。在此基础上结合提出的基于基波无功电流闭环调节的直流侧电压控制方法,保证了直流侧电压的稳定;提出了采用递推积分将无源滤波器作用后电网谐波电流与注入支路补偿电流进行闭环比较控制以获得参考电流的方法,减小了误差,提高了系统的控制精度。实验及仿真结果证明了所提出控制方法计算量较小,在响应时间和控制精度上都具有一定优势,能够满足系统的要求。

基于分数阶PI~λ控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键。文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例—积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响。仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例—积分(PI)控制的方案。

一种改善同相牵引供电系统直流侧电压及补偿容量的方案

针对电气化铁道同相牵引供电系统直流侧电压过高、补偿容量过大的问题,讨论了综合潮流控制器(IPFC)的改进方案。就牵引供电Vv接线、Scott接线和YN,d11接线3种形式,提出同相供电统一改进方案,即根据牵引和再生制动不同工况分别调整IPFC交流侧电抗属性及大小。对直流侧电压和核准容量的分析表明,改进方案可有效降低直流侧电压并减小设备补偿容量。改进后3种接线形式的核准容量都为负载的有功功率,且以Vv接线直流侧电压为最低,YN,d11接线为最高;而Scott接线可简化β侧的电抗设计。通过对Vv接线的仿真分析验证了所提方法的有效性与正确性。

链式静止无功发生器直流侧电压稳定性分析

链式静止无功发生器(SVG)直流侧电容电压存在二倍频波动,电压检测时常采用滤波电路对直流侧电压信号进行调理。文中重点研究了滤波环节对链式SVG直流侧电容电压稳定性的影响。根据能量平衡的思想对链式SVG直流侧电压控制进行了建模,建立包含滤波环节的系统闭环模型,并进行稳定性分析,得到调节器积分时间常数大于滤波环节时间常数是系统稳定的必要条件。搭建了13电平SVG样机,在220V和3kV电压下分别进行了并网实验,实验结果验证了文中稳定性分析的正确性。