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。

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。

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)。

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。

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。

一种新型的基于磁通补偿的并联混合型有源电力滤波器

提出一种基于磁通补偿原理和谐波电流分流技术的新型并联混合型有源电力滤波器,并推导了这一新理论。这种新型滤波器通过拓扑结构的改变,使电网中的谐波电流流入三绕组变压器的两个线圈,在变压器铁芯中产生的谐波磁通部分补偿,未完全补偿的部分由APF产生的谐波电流的磁通进行补偿,最终达到减小APF容量的目的。在此基础上,利用MATLAB对这种新型滤波器的稳态和暂态的特性进行了仿真研究,并与传统并联混合型电力滤波器APF容量的计算比较,证明了该原理的正确性。

基于谐波补偿特性的并联型有源电力滤波器开关频率取值研究

分析并联有源电力滤波器开关频率对谐波补偿特性的影响。将并联型有源电力滤波器控制成一阶惯性环节,在不同开关频率时分析各次谐波与补偿特性的定量关系。在广泛应用的数字控制系统中,针对二极管整流加阻感负载和二极管整流加电感、电阻和电容负载两种典型的系统负载情况,通过仿真给出一组曲线,给出补偿后电源电流THD与开关频率的关系,得出补偿特性与开关频率的定量关系。

指定次谐波补偿并联型有源滤波器电流重构限流策略

针对有源滤波器指定次谐波补偿时负载谐波电流突增导致有源滤波器过流的现象,在并联型有源滤波器传统比例限流的基础上,提出了一种谐波电流重构的限流策略。本策略首先利用滑窗迭代FFT的方法,求出指定次谐波电流的幅值与相位,然后通过指定次谐波电流的叠加重构出被补偿的谐波电流,重构电流与比例系数之积作为新的参考电流参与并联型有源滤波器的控制。此方法可充分利用并联型有源滤波器的补偿能力,实现并联型有源滤波器的准确限流,并能使并联型有源滤波器在超出其补偿容量的系统中安全运行。仿真和试验结果验证了本方法的正确性与有效性。

三相四开关并联型有源电力滤波器选择性谐波补偿方法

提出一种三相四开关并联型有源电力滤波器(three-phase four-switch shunt active powerfilter,TFSAPF)选择性谐波补偿方法。三相四开关结构可以降低系统硬件成本,但相比于传统的三相六开关逆变器,由于主电路中的电力电子器件数量减少,因此更容易出现容量不足问题。因此,本文采用选择性谐波补偿策略,针对系统的重点次谐波进行有选择性的补偿,放弃含量较低的谐波及高次谐波。首先利用选择性谐波检测算法计算参考电流值;通过三相四开关电压空间矢量脉宽调制策略(space vector pulse width modulation,SVPWM)跟踪该参考值;最后通过实验对系统的5次、7次、11次、13次、17次和19次等6k±1次谐波进行有选择性的补偿,证明了该方法的有效性。

并联型有源滤波器的死区效应及其补偿策略研究

分析了三相四线制有源电力滤波器中逆变器的死区效应对其补偿性能的影响,研究了电流反馈控制和无死区控制两种补偿策略用于上述有源电力滤波器死区补偿的可行性,并通过仿真对两种方法的补偿效果进行比较。结果表明,两者均能有效补偿死区效应的影响;但在实现的难易程度和成本方面,无死区控制策略有一定优势。

并联型有源滤波器精细化补偿方案

有源电力滤波器（active power filter,APF）的2个重要性能指标：1）高补偿性能;2）装置容量灵活运用。针对补偿容量的可调度性和灵活性,提出了一种根据非线性负载产生不同次谐波有功功率潮流的流向进行谐波的精细化补偿方法。对不同次谐波的有功分量和非有功分量分别进行提取检测,判定该次谐波的有功潮流是否流入网侧：如果流入网侧,则造成污染,进行有功分量和非有功分量的全补偿;如果没有流入网侧,则只对非有功分量部分进行补偿。设计了重复PI复合控制策略,在保证系统更好的稳定性、良好的动态跟踪性和零稳态误差的前提下,只补偿网侧馈线电流中注入电网造成污染的谐波分量。通过Matlab/Simulink仿真验证,相比传统的补偿方法,所提精细化补偿方案在实现了小容量的APF补偿容量的同时有效地抑制了非线性负载注入电网的谐波污染;在相同补偿容量下,所提补偿方案可以进一步降低谐波畸变率。

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。

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。

基于重复控制的并联型混合有源滤波器高性能控制策略

由无源滤波器和有源滤波器串联构成的并联型混合有源滤波器适用于高压大容量的谐波补偿场合。将重复控制引入并联型混合有源滤波器。先简单地介绍了并联型混合有源滤波器的基本工作原理,并对其进行建模,在此基础上将重复控制应用于有源滤波器部分输出电压的控制,以提高其跟踪精度,进而改善混合有源滤波器的谐波补偿效果。结合系统的模型,给出了其重复控制器设计和稳定性分析的方法。最后通过MATLAB仿真研究,验证了该控制策略可以有效提高稳态补偿精度,同时具有良好的动态性能。

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。