改进的有源电力滤波器三角波脉宽调制电流控制方法

在分析有源电力滤波器APF(Active Power Filter)数学模型的基础上,提出了改进的三角波脉宽调制电流控制方法。与传统方法相比,通过在输出指令电压中增加一个与电源电压瞬时值成正比的量,抵消了电源电压对输出指令电压的干扰作用,提高了APF输出电压的准确性,使APF的实际输出电流能够更加精确地跟踪指令电流的变化,从而有效地减小了输出电流误差的脉动范围,这也有利于减小有源电力滤波器的工作损耗和整机容量。仿真结果对比验证了采用改进控制方法的APF比采用传统控制方法的APF的输出电流误差范围小。

采用随机脉宽调制技术降低电力有源滤波器开关谐波

近年来,电力有源滤波器广泛用于抑制电网谐波、提高电力系统电能质量。对于电网而言,基于脉宽调制技术的有源滤波器等效为高频谐波源,产生开关频率及其倍频成分谐波,引发电磁兼容性问题。随机脉宽调制技术将开关频率随机化,使得开关频率处幅值较大的离散谐波扩展为一定带宽内幅值较小的连续谐波,从而降低开关谐波幅值。论文选取随机脉宽调制技术用于抑制有源滤波器开关谐波,并在此基础上简化电力有源滤波器输出滤波环节,减少设备成本,降低控制系统设计难度。详细分析随机信号对开关函数功率谱密度特性的影响,并据此提出随机脉宽调制技术的实用化设计方法。仿真和实验结果验证了论文方案的有效性。

应用于有源电力滤波器的正弦脉宽调制衍生控制方法(英文)

提出了一种由正弦脉宽调制技术(sine pulse width modulation,SPWM)衍生的新的控制方法。这种方法由直流侧电容电压调整电路的输出,获得期望的电网电流幅值,并基于SPWM逆变器输出等效调制信号的原理,以单位化的电网电流作为生成控制逆变器开关动作的PWM脉冲的调制信号,强迫电网电流跟随电网电压变化,得到期望的电网电流波形和相位。该控制方法简单直接,能够实现完全数字化控制。仿真和实验结果证明了该方法在谐波抑制和功率因数校正方面的有效性和可行性。

空间矢量脉宽调制下有源电力滤波器直流侧电压设定值研究

关于有源电力滤波器直流侧电压的研究主要集中在如何实现电压的稳定控制,很少有人研究直流侧电压能够满足条件的最小值。为此针对直流侧电压具体设定值这一问题,借鉴逆变器电压利用率的概念,分别计算了三角波电流比较方式和空间矢量脉宽调制控制下的直流电压利用率,并计算出两者的差值。为计算空间矢量脉宽调制控制下直流电压所需满足的条件,分别推导了单相和三相有源电力滤波器直流侧电压作用机理的数学公式,最后得到了直流侧电压的计算公式。通过大量仿真计算,统计出最佳直流侧电压变动范围,与理论计算出的值基本一致,验证了理论推导的合理性。

三角波脉宽调制电流控制有源电力滤波器电路参数与跟随性能的关系

三角波脉宽调制电流控制方法是有源电力滤波器APF(ActivePowerFilter)常用的一种控制方法,该方法电路简单,开关频率恒定,但跟随误差较大。根据三角波脉宽调制电流控制方法的跟随特性,发现补偿电流在一个周期内上升、下降时间不相等而造成误差较大,为此可控制其时间来减小误差,并根据控制条件得到了三角波参数与APF参数之间的关系。为了验证此关系的正确性,对三角波脉宽调制电流控制的单相并联型APF系统进行了仿真研究。仿真结果表明,若按此关系来选择三角波脉宽调制电流控制APF的参数,可提高跟随速度,减小跟随误差。

三相有源电力滤波器重复滑模控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)的谐波电流控制直接影响着APF的滤波效果。针对指数趋近率容易产生抖振的问题,提出了一种变指数趋近率,并在dq坐标系下推导出了基于该变指数趋近率的APF滑模控制律。为提高APF对高次谐波的追踪能力,将重复控制和基于变指数趋近率的滑模控制并联,提出了一种APF的重复滑模控方法。仿真结果表明,相对于基于指数趋近率的滑模控制方法,提出的重复滑模控制方法具有更高的稳态精度,电网电流的谐波畸变率更低。

有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

有源滤波器空间矢量脉宽调制电流跟踪算法的优化

为提高有源滤波器的电流跟踪性能,针对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流跟踪算法的不足,提出了一种用于并联有源滤波器的SVPWM电流跟踪算法的优化方法。该跟踪算法利用三相相间误差电流的正负来判断空间指令电压矢量所在的区域。与传统SVPWM电流跟踪算法相比,省略了三相电网电压的检测环节,即省略了判断空间指令电压矢量所在区域的复杂运算,从而简化了硬件电路,同时也简化了算法。针对以三相不可控整流阻感负载为谐波源的电路模型,分别采用传统SVPWM电流跟踪算法和所设计的SVPWM电流跟踪算法作为有源滤波器的电流控制方法,进行了滤除谐波电流的实验。

基于混沌脉宽调制的有源EMI滤波器高频抑制效果优化设计方法研究

随着电力电子变换器向高功率密度的趋势发展,对电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)滤波器体积大小的要求也越发严格,有源EMI滤波器(active EMI filter,AEF)具有体积小、集成度高的特点,应用前景广阔。但相较于无源EMI滤波器,AEF在相对高频频段(通常为5~30MHz)存在EMI抑制效果不佳问题。文中以应用广泛的反馈型电流采样电流补偿AEF为例,详细分析运放增益带宽积限制AEF高频EMI抑制效果的机理,首次提出基于混沌脉宽调制的AEF高频抑制效果优化方法,实验结果表明,相同结构的AEF在同等级的低频EMI抑制效果下,基于混沌脉宽调制的AEF可显著降低AEF中所需的运放增益,将EMI高频抑制的有效带宽扩宽5~8MHz。文中提出的优化方法无需增加硬件成本,有效地提高了AEF的EMI高频抑制效果,适用于高功率密度的电力电子装置。

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。

错时采样空间矢量调制的级联型多电平变流器及其在并联有源电力滤波器中的应用

介绍了错时采样空间矢量调制的基本原理,讨论了组合变流器与级联型多电平变流器的等价关系,提出了错时采样空间矢量调制在级联型多电平变流器中的实现方法,并进行了实验验证。给出了基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构,设计了其交、直流控制系统,并以仿真和实验结果加以验证。仿真和实验结果表明,基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联有源滤波器可以在较低的开关频率下准确、有效地补偿负载谐波和无功功率。

单极调制单周控制有源电力滤波器

单周控制单相有源电力滤波器(APF)有双极调制和单极调制2种调制方式。采用双极调制方式单周控制APF补偿后的电源电流中存在直流分量。在阐述单极调制单周控制APF工作原理的基础上,根据开关器件的动作过程,设计了控制器中的逻辑电路;分析了系统的全局稳定条件,从而获得APF交流侧滤波电感的设计依据;最后,利用Matlab软件对系统带非线性负载时的补偿性能进行仿真。仿真结果表明,单极调制单周控制APF能有效补偿非线性负载所导致的谐波和无功电流,补偿后电源电流中不含直流分量;且与双极调制方式相比,单极调制方式在一定程度上降低了开关损耗,是单周控制APF中很有前景的一种调制方式。

有源电力滤波器中空间矢量脉宽调制模块的仿真研究

介绍了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,提出了在Matlab/Simulink环境下用S函数实现空间矢量脉宽调制模块的方法,描述了仿真模型的设计过程和编程要点,并将其应用到有源电力滤波器的仿真系统中。给出了仿真结果,为基于SVPWM的有源电力滤波器的研究打下了基础。

电力有源滤波器及脉宽调制控制技术浅析

电网中的谐波污染带来很多问题，首先是使正弦波形发生畸变，增加了畸变波形的有效值和峰值，严重时其峰值是原正弦波的2倍，有效值也比畸变前的高出10％。有效值的增加会使电力设备过热，断路器会因为电流激增和过热问题而脱扣，此外熔丝会熔掉、电容器损坏、电能表计量错误等情况也会发生。

关于有源电力滤波器的综述分析

电力系统逐渐发展成为以电力电子为基础的电力系统,各种电能质量问题的存在,推动了有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的发展。APF作为综合性电能质量调节器,是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,其性能优劣与所采用的拓扑结构、电流追踪控制方法等密切相关。为了推广在高压大容量下APF的控制技术,拓宽其应用范围,分类整理了APF拓扑结构,归纳总结了APF的电流跟踪控制技术,将各种控制方法进行了性能对比,并从多个角度阐述了当前所存在的问题,为研究人员提供参考。此外,还简要总结了APF的进一步发展趋势。

基于三维空间矢量脉冲宽度调制的三相四线制有源电力滤波器

建立了三相四线制三桥臂有源滤波器的主电路拓扑和数学模型,提出了一种新型三维空间矢量脉冲宽度调制的控制算法,结合直流侧电压控制模型对其进行闭环控制。经试验验证,获得了良好的补偿效果。

并联有源电力滤波器的调制误差补偿策略研究

通过对电压源逆变器输出脉冲序列函数的傅里叶分析,推导了并联型有源电力滤波器数字控制系统中心对称规则采样方式的调制误差模型。在此基础上,提出运用一种基于自适应预测算法的准自然采样脉宽调制方法,精确逼近自然采样调制过程,从而有效抑制有源电力滤波器实际输出电流相对于理想补偿函数的相位偏移与波形畸变,显著提高了有源电力滤波器对非线性负载谐波电流的综合补偿性能。所提出自适应预测算法在Matlab仿真运行中获得了良好的预测精度和动态响应速度。实验室环境下,7.5 kV.A有源电力滤波器样机的实验结果进一步验证了自适应预测算法与准自然采样调制方法的正确性与可行性,表明其在提升并联有源电力滤波器谐波补偿性能方面具有良好应用前景。

基于系统谐波阻抗控制的新型有源电力滤波器

针对传统有源电力滤波器滤波效果受谐波电流检测精度影响,导致滤波不彻底的问题,提出了一种基于系统谐波阻抗控制原理的新型有源电力滤波器。滤波器的第1部分为串联在电网中的单相变压器二次侧接逆变器,第2部分为单相变压器和负载之间并联的无源滤波器。通过控制使串联变压器的谐波等效阻抗很大,无源滤波器的谐波等效阻抗相对很小,由分流原理可知此时各次谐波电流将被迫流入无源滤波器支路,从而实现了各次谐波的滤除。为实现系统谐波阻抗的控制,设计了无源滤波器参数和逆变器控制参数。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,结果表明可将系统侧电流总谐波畸变率由29.37%降低到0.69%,满足国家谐波标准。该研究在谐波抑制方面具有一定的应用前景。

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。

谐波注入脉宽调制的有源电力滤波器

针对有源电力滤波器空间矢量脉宽调制中坐标变换与矢量调节切换等过程的复杂问题,提出一种谐波注入优化脉宽调制策略。通过建立有源电力滤波器的电路模型,运用内环PI实现电流解耦控制,改进ip-iq法对负载电流采样,分析鞍形调制波的傅里叶展开式,由调制因子求解调制函数及其正弦级数,通过调制指数建立关系,仿真并验证谐波注入脉宽调制的有源电力滤波器作用效果。结果表明,调制指数为0.5时系统可达到理想状态,输入侧电流谐波含量小于5%,功率因数提高,负载突变后仍保持系统稳定。