直流有源电力滤波技术及其应用

介绍了直流有源电力滤波技术在稳定/脉冲直流电源中应用的工作原理,主要的拓扑结构,国内外的研究及实际应用状况。结果表明在稳定/脉冲直流电源中,直流有源电力滤波器抑制纹波电流(压)的性能非常优秀。

并联直流有源电力滤波器的数字控制

在分析直流有源电力滤波器(DCActivePowerFilter)基本原理的基础上,介绍了基于TMS320LF2407A型DSP芯片的全数字并联直流有源电力滤波器。详细分析了数字控制式直流有源电力滤波器的特点,重点阐述了数字控制系统的硬件结构和软件程序流程设计,并对数字控制的直流有源电力滤波器进行了实验研究,验证了直流有源电力滤波器的滤波性能。

单周控制直流侧单相有源电力滤波器

提出了一种基于单周控制理论的直流侧有源电力滤波器 (DC侧APF)。该DC侧APF并联在整流桥的直流侧。文中提出的采用单周控制理论实现的DC侧APF不需要检测负载电流、不需要计算负载电流的谐波和无功分量、不需要乘法器 ,只需要检测整流桥直流侧的输出电流和APF的储能电容电压。具有主电路结构新颖、控制电路简单 ,补偿效果好等优点。

三相整流桥直流侧并联型有源电力滤波器

针对不可控三相二极管整流桥,提出了一种三相直流侧并联型有源电力滤波器拓扑结构及其控制策略,该滤波器由工作在工频的3个低频开关和两个串联的双向Boost电路构成。控制策略采用无需进行谐波电流检测和计算的单周控制方法,可抑制整流桥前端注入电网的谐波电流,使整个整流桥装置从电网吸收的电流接近正弦波,功率因数近似为1。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,可以减少高频有源开关的数量,降低成本;与功率因数校正器相比,仅处理负载电流中的谐波分量,可减小谐波治理装置的额定容量。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性。

平均电流控制三相直流侧并联型有源电力滤波器

为实现三相直流侧有源电力滤波器的数字控制,提出将平均电流控制应用于三相直流侧并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的控制。为设计电流补偿器,提出定量分析电流环带宽和交流侧输入电流补偿性能关系的方法。该方法分析结果表明在输入频率为50Hz的情况下,且三相直流侧APF的电流环带宽超过1kHz时,可在输入端实现较好的谐波电流补偿性能。通过利用建立的电压环和电流环数学模型,设计完成的实验样机测试结果表明,在电流环带宽为1和2kHz下的补偿效果相当,证明了平均电流控制在三相直流侧APF中应用的有效性,同时也证明了定量分析电流环带宽和补偿性能关系方法的正确性。

单周控制的直流侧有源电力滤波器及其补偿特性研究

针对整流桥谐波源负载,笔者通过对其电压型谐波源和电流型谐波源的谐波特性分析,指出DC侧并联型APF补偿电压型谐波源的不足,进而研究其对偶拓扑结构——DC侧串联型APF。对两种DC侧APF进行了单周控制理论实现和补偿特性效果比较。结果表明:DC侧并联型APF适合补偿电流型谐波源,DC侧串联型APF更适合补偿电压型谐波源,从而验证了理论分析与单周控制实现的正确性。

基于TMS320C32的直流侧有源电力滤波器的控制器

介绍了如何基于DSP技术(TMS320C32)实现直流侧有源电力滤波器(ActivePowerFilter,即APF);并在介绍TMS320C32的主要特点、功能及其结构的基础上,重点陈述了它在直流侧有源电力滤波器中应用的硬件结构和算法流程。

二阶滑模超螺旋算法的直流微电网阻抗观测与纹波补偿

在直流微电网中,直流母线电压二阶纹波分量会导致直流负载或直流能源受到干扰,严重时危害整个系统的电能质量。为此,在分析双向DC/DC变换器电压/电流双闭环控制的基础上,设计了直流有源电力滤波器的直流电压纹波控制,提出一种扰动跟踪的电网阻抗快速观测方法,采用二阶滑模控制的超螺旋算法设计了扰动步长的控制率,加快了阻抗系数的观测速度,实现了阻抗系数的快速动态观测,进一步实现了直流有源电力滤波器对所需补偿纹波电流的实时跟踪提取,有效抑制了直流微电网母线电压二阶纹波。最后,搭建了相应的直流微电网测试平台,验证了所提策略的可行性与有效性。

交直流混合微电网中直流母线电压纹波抑制方法

在交直流混合微电网中,若汇入直流母线中的功率瞬时值中含有纹波分量(如三相不平衡交流负荷、交直流微电网互联功率存在不平衡有功功率分量等),均会导致直流母线电压出现纹波分量,严重时会影响系统供电电能质量和可靠性。为此,提出基于直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)的直流母线电压纹波抑制方法,主要由直流电压纹波抑制、直流有源滤波器输入端电容电压控制以及电流闭环控制3部分构成。阻抗分析方法表明所采用的控制参数设计方法能保证拟抑制纹波频率处直流有源电力滤波器输出阻抗远小于直流微电网中其余单元的输出阻抗,从而能消除或减小直流纹波电压。此外,基于所提方法,还可实现多直流有源滤波器即插即用与并联运行。最后在Matlab/Simulink中搭建了含直流型分布式电源、交直流双向DC-AC变流器、直流负荷以及两台直流有源电力滤波器的交直流混合微电网仿真模型,建立了相应的实验平台,数字仿真和实验结果均验证了所提方法的有效性。

三相直流侧APF补偿性能的频域研究

三相不可控整流桥装置产生的电流谐波具有谐波含量大,谐波频谱分布宽的特点。直流侧有源电力滤波器是针对不可控整流桥装置提出的谐波治理方案。从频域角度分析直流侧有源电力滤波器电流环带宽与谐波补偿性能的关系,得到不同带宽所对应的补偿后电流THD理论数据,从而对三相直流侧有源电力滤波器的补偿性能进行定量的研究。通过该频域分析方法,将三相直流侧有源电力滤波器与传统交流侧有源电力滤波器进行对比分析。分析表明,在三相不可控整流桥带大电感负载情况下,当电流环带宽取1 kHz时,直流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为0.41%,交流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为9.63%。采用平均电流控制策略,完成三相直流侧有源电力滤波器的设计。实验测试结果验证当电流环带宽取1 kHz时,三相直流侧有源电力滤波器实现整流桥负载谐波电流的有效补偿。

直流微电网容错型DC-APF设计与特性分析

直流有源电力滤波器(DC-APF)能够有效抑制直流微网母线电压纹波分量。针对开关器件故障导致DC-APF无法正常工作的问题,提出了一种基于H桥变换器容错型DC-APF拓扑结构,可利用非故障器件拓扑重构保证DC-APF器件故障后的电能质量治理功能。针对容错型DC-APF故障前后拓扑结构改变导致控制参数不确定的问题,提出了变论域自适应模糊PI控制来实现对DC-APF容错模式下补偿电流的有效跟踪控制。在Matlab/Simulink仿真环境中搭建了含容错型DC-APF的直流微电网系统模型,仿真结果表明所设计的DC-APF在器件故障发生前后均对直流母线电压纹波具有良好补偿性能,变论域自适应模糊PI控制具有良好的可实时整定控制器参数的特性。

基于能量平衡思想的直流侧APF的分析与设计

直流侧APF电容电压反映了输出有功功率的变化,根据能量守恒原理提出了一种基于能量平衡的直流侧有源电力滤波器控制方法,省去了补偿电流参考指令的复杂计算,比传统的桥式逆变器组成的APF控制方法简单,节省功率开关器件。阐述了该方法的原理,分析设计了APF控制系统电流环、电压环控制器,并用MATLAB对该方法进行了动态仿真研究,进一步验证了谐波控制方法的正确性和有效性。

高效单级充电系统的谐波抑制

为提高储能电池或电动汽车(EV)动力电池的两级结构快速充电机的效率,可去掉其后级DC/DC变换器,而通过单级AC/DC变换器直接实现快充。然而当电网电压存在谐波畸变而快充桩的并网电流保持正弦时,AC/DC的交流侧将产生谐波功率并在其直流侧产生谐波电流。双级式快充结构中的DC/DC可阻止该谐波电流进入到电池当中,而单级式快充则对此无能为力。为了抑制单级结构中进入电池组的谐波电流,本文详细分析了直流侧谐波电流的机理,在此基础上提出一种在直流母线上并联小功率DC/DC变换器以吸收谐波电流的方案,并对低次谐波电流补偿效果进行了仿真和实验验证。

直流侧APF主电路参数与补偿性能的关系

直流侧有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧.对整流类负载的谐波治理有很大的技术优势。主电路参数不仅决定系统能否正常工作.影响系统的补偿性能.还影响整个系统的成本。文中讨论了直流侧有源电力滤波器主电路的主要参数(电感 L、直流侧储能电容()以及电容电压 U 与补偿性能之间的关系.并给出了参数选取标准。为直流侧有源电力滤波器主电路参数设计提供了理论依据。用文中提出的参数设计标准.设计并调试了一台试验样机.试验结果证明了文中理论分析的正确性。

基于SSOGI-RLSMC联合算法的加速器电源纹波抑制

重离子加速器电源系统对励磁电源输出电流的稳定度和纹波精度要求高。磁铁负载的存在产生的纹波,会对加速器通过磁场精确控制粒子运动轨迹带来影响。针对以上问题,提出一种基于SSOGI-RLSMC新型联合算法,以减小磁铁负载影响下励磁电源输出的电流纹波,提高电流稳定度。新型联合算法通过并联型二阶广义积分器(SSOGI)作为纹波检测器对纹波分量进行快速准确的提取,获得精度较高的指令电流;将指令电流和直流有源电力滤波器的补偿电流相减得到误差信号,利用趋近律滑模控制(RLSMC)算法对误差信号进行动态跟踪和补偿,以提高直流有源滤波器对励磁电源输出电流的纹波抑制能力,进而达到对粒子运动轨迹精确控制的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真证明,所提的新型联合算法在以直流有源电力滤波器为主补偿手段的励磁电源中有效提高了励磁电源输出电流的精度和稳定度,改善了直流有源滤波器对纹波电流的抑制能力。