3H桥式有源电力滤波器的新型谐波补偿方法

介绍一种3H桥式有源电力滤波器装置的研究方法,该拓扑结构用于三相四线制系统中,给出一种新型的单相p-q法,采用单相独立控制,补偿系统中的谐波。重点介绍3H桥式有源电力滤波器的基本补偿原理、主电路及单相p-q法的实现原理,为解决三相四线制输电系统谐波补偿提供了一种简单有效的方法。

载波相移SPWM级联H型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合。这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。文中将这种变流器用在有源电力滤波器这样大功率场合,在并联有源电力滤波器系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥;而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联 H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。

基于预测控制与H∞控制的有源电力滤波器设计

为了能更准确地分析有源电力滤波器(APF)系统,建立了考虑时滞、参数摄动以及死区干扰等的APF时滞不确定性模型,并设计了系统的时滞H∞鲁棒控制器。然而在该控制策略下,要保证系统鲁棒稳定性,就会严重降低干扰抑制能力,使APF系统的补偿效果受到影响。针对这一问题,采用嵌入预测控制的方法将APF的时滞不确定性模型转换为不含时滞的不确定性模型,采用H∞控制方法对标称系统设计控制器,以保证系统的整体稳定性,利用参数摄动造成的状态变量扰动是周期性的特性,采用PI控制与重复控制构成的复合控制策略消除参数摄动带来的影响。最后采用Matlab仿真及物理实验对其可靠性进行了验证。

基于双环控制思路的有源电力滤波器H_∞控制

应用平均化建模的方法,建立了考虑外界干扰的有源电力滤波器(APF)系统的平均化模型。根据直流侧电容电压响应速度远远慢于输出电流响应速度(两者的响应在时间轴上分离),将控制器设计为电流环与电压环2个部分。电压环控制采用PI控制方法设计,而在电流环设计时将APF非线性系统进行简化,进而设计H_∞控制器。最后利用极点配置对闭环系统的收敛速度进行定性配置。该控制器的设计考虑了系统参数摄动及外界干扰的不确定性,使控制器具有较强的鲁棒性;设计时从系统的状态平均化模型出发,物理意义清晰,设计思路合理,针对一般H_∞控制器设计需求解Riccati方程的不足,对矩阵进行归一化然后利用LMI工具箱简化控制器求解,易于在工程中实现。仿真与实验结果验证了控制器设计方法的正确性和有效性。

适用于电气化铁路的级联H桥型有源电力滤波器

电气化铁路谐波、无功等电能质量问题越来越受到广泛关注,现有的治理措施大多为无源补偿或带有复杂降压变压器的混合补偿,表现出动态补偿性能不能满足要求或补偿器体积庞大、结构复杂等缺点。为更好地解决电气化铁路电能质量问题,提出一种级联H桥型单相多电平有源电力滤波器,无需降压变压器即可直挂于27.5kV牵引网运行。针对牵引供电系统高压、大容量的需求,结合实测数据合理规划主电路拓扑结构和系统容量,构建完整的控制系统,并提出一种改进的适用于单相电路的谐波检测方法。基于PSCAD/EMTP搭建仿真模型,仿真结果表明主电路拓扑结构和控制策略的有效性。

具有控制器参数摄动的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

根据有源电力滤波器(APF)的补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了并联型APF的状态空间数学模型。基于该模型,考虑控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况,利用线性矩阵不等式方法对并联型APF的非脆弱H∞控制器设计问题进行研究。仿真示例表明,非脆弱H∞控制器在其参数发生摄动时仍能保证并联型APF的稳定性和补偿效果,而H∞控制器在其参数发生同等程度的摄动时恶化了系统的补偿效果。

并联型有源电力滤波器的H∞控制及仿真研究

有源电力滤波器系统中含有未知的不确定性问题,在其运行中负载发生变化,影响系统稳定性,致使原有控制效率降低。为提高系统抗干扰能力,增强系统鲁棒性,笔者针对包含不确定干扰的系统数学模型,基于H_∞控制理论,采用线性矩阵不等式的鲁棒控制器设计方法,设计了单相并联有源电力滤波器H∞输出反馈控制器。该控制器可在2～3个周波内将电网28.93%的畸变率补偿在3%以内,并且在负载电流发生变化时,仍可实现快速的动态补偿和高精度的稳态补偿。通过仿真实验,证明了该控制器不仅可以保证闭环系统稳定,同时还具有良好的动态补偿效果和较强的鲁棒性。

基于Delta算子的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

针对并联型有源电力滤波器(SAPF)的数字化控制问题,基于补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了SAPF的Delta算子离散化状态空间方程模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计SAPF的H∞控制器。对所设计的H∞控制器的补偿效果与基于传统Z变换方法设计的H∞控制器的补偿效果进行仿真比较分析。仿真结果表明,快速采样时,基于Delta算子方法设计的SAPF的谐波总畸变率小于基于传统Z变换方法设计的SAPF的谐波总畸变率。

级联H桥有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的大小和变化将直接影响有源电力滤波器(APF)的补偿性能。经过对功率模型的数学推导,得出通过注入零序电压可以有效地控制各级联H桥相相之间直流侧电压的平衡;同时对模块间电压不平衡及电网电压不平衡下导致的直流侧电压不平衡原因进行了分析;最后结合直流侧全局稳压和模块间均压,构成电压的三层控制,实现了电压均衡和稳定,在电网不平衡的情况下也可以起到较好的效果。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

TMS320C3X软件模拟器在有源电力滤波器设计中的应用

本文详细地介绍了TMS320C3X软件模拟器在DSP系统设计过程中的应用,指出了使用该软件模拟器时容易碰到的问题,并给出了解决方法。结合在有源电力滤波器设计中的应用,着重介绍了软件模拟器的外部输入输出文件关联功能和中断关联功能。由仿真结果可以看出,用软件模拟器完全可以在没有任何硬件支持的条件下,对外部I/O和中断进行模拟,达到减少开发成本、缩短开发周期的目的。

级联型H桥多电平变流器在有源电力滤波器中的应用

针对级联型H桥有源电力滤波器(APF)直流电压的不平衡,提出了改进的电压内、外环加电流环控制方法,实现直流电压的均衡控制。采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测法和CPS-SPWM调制技术,搭建了2级级联型APF模型。仿真结果表明,采取所提出控制策略的级联型H桥APF能够很好地补偿谐波电流,同时也能维持直流电压的平衡和稳定,从而验证了方法的正确性和可行性。

单相H桥级联型有源电力滤波器的控制方法

单相有源电力滤波器（APF）能够补偿由单相电力电子设备产生的谐波。在借鉴三相APF和瞬时无功功率理论知识的基础之上，推导出了适合单相系统的谐波检测和直流侧稳压控制方法。采用H桥级联的电路拓扑结构，运用倍频载波移相调制技术来控制开关管的通断。使单相APF能够应用于高压和大容量的环境。通过PI控制和重复控制的双闭环控制策略来实现逆变器对谐波信号的无静差跟踪，仿真实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。

基于CPS-SPWM调制的级联H桥有源电力滤波器研究

本文介绍了载波相移脉宽调制适用于大功率场合的理论依据,讨论了级联H桥多电平变流器较其他形式变流器的优势,采取了载波相移脉宽调制在级联H桥变流器的实现方法,采用基于CPS-SPWM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,探讨了三相瞬时无功功率理论在检测层面的应用,并对其进行仿真和分析。仿真结果表明,在较低的开关频率下,基于CPS-SPWM调制级联H桥并联型APF可以对负载谐波和无功功率进行准确、有效的补偿。

基于H桥级联型变流器的有源电力滤波器

提出了一种基于H桥级联型变流器的有源电力滤波器(APF)系统的电路拓扑结构,分析其闭环控制策略和主电路系统参数。对APF样机进行了无功补偿试验和不平衡补偿功能试验。试验结果表明,APF系统动态响应速度快、补偿性能良好,验证了理论分析和样机装置设计的正确性。

基于两相级联H桥的三相有源电力滤波器的控制与调制

针对三相三线制电力系统仅要求补偿谐波电流时,传统的基于三相级联H桥的三相有源电力滤波器(APF)成本较高的问题,提出了一种基于两相级联H桥的三相APF拓扑结构。省去了传统三相级联H桥中任一相桥臂的H桥,不仅不影响补偿效果,而且能达到降低成本的目的。同时直流侧电压采用分层控制,谐波检测采用id-iq电流检测策略。最后,通过搭建PSCAD/EMTDC仿真平台并验证。仿真结果表明,新拓扑结构应用于补偿三相三线系统中的谐波电流是可行的。

载波带频率变化的PWM(VFCB-PWM)在级联有源电力滤波器中的应用

分析了级联H桥型变换器的工况,讨论了载波带频率变化的PWM(VFCB-PWM)技术,提出了基于VFCB-PWM技术的级联H桥型多电平变换器。利用瞬时无功功率理论,将其应用在并联型有源电力滤波器(APF)中。仿真结果表明,该并联型APF系统能够有效地补偿非线性负载引起的谐波和无功电流,性能良好。

H桥级联型有源电力滤波器研究

为了确保电网电能质量达标,有源电力滤波器被广泛应用到电网中。为分析有源电力滤波器的工作性能,文章首先建立H桥级联型有源电力滤波器并网结构,然后分析有源电力滤波器谐波检测原理,以及分析APF产生脉冲的调制方式,最后通过仿真验证H桥级联型APF补偿谐波的性能。

电压分层控制的H桥级联有源滤波器研究

为了研究应用于中高压领域的有源电力滤波器(APF),建立了3级H桥级联APF数学模型,采用载波相移调制技术将装置的等效开关频率提高6倍,基于瞬时无功功率理论提取谐波及无功电流,采用三角载波比较法跟踪指令电流,直流侧电压采用分层控制来实现稳压和均压。仿真结果表明,H桥级联APF能够快速精确地检测出谐波及无功电流,在器件开关频率1.05 k Hz下补偿谐波及无功电流,将电网相电流THD由27.66%降至1.24%,同时维持直流侧电压的稳定和均衡,使电压误差率不超过2%。系统能在1个电网周期内响应负载的动态变化,从而验证了方案的可行性。

三相四线有源电力滤波器控制算法仿真研究

对三相四线有源电力滤波器控制算法进行研究,在电流检测部分针对三相四线制系统中零线的存在,首先提取出零序电流分量,然后利用三相三线制系统中基于瞬时无功功率理论的ip、iq检测法进行检测,即可实现三相四线制系统中的电流检测;在补偿电流控制部分采用新型的3D SVPWM技术。在3D SVPWM技术中,零矢量变为零轴上的正向和负向电压矢量,对逆变器的输出有影响。3D SVPWM技术合理利用两个零矢量对输出的影响,解决了三相四线制系统中的中线电流问题,实现了对不平衡电流的补偿。文中给出了仿真实验的结果,验证了该方法的正确性,并且达到了较好的补偿效果,有效地提高了电能质量。

考虑时滞、随机干扰的有源电力滤波器鲁棒控制策略设计

对内层控制采用PWM控制的有源电力滤波器(active power filter,APF),当检测部分采用2步预测修正时,在负载较重时能够取得较好效果,但在负载较轻时APF的补偿效果较差。该文对其产生机理进行分析,指出APF系统满足鲁棒稳定性与满足干扰抑制性能对控制增益的要求是矛盾的,在负载较轻时要想取得较好的控制效果往往需要较大的控制增益,使矛盾更加凸显。为进一步提高APF的补偿效果特别是轻载下时,提出嵌入预测控制,将APF系统化成无时滞的系统,从而扩大了满足系统鲁棒稳定性的控制增益的取值范围。在此基础上,考虑实际中传感器可能受到的噪声的影响,采用鲁棒H2/H∞混合控制的方法设计控制器增益使得系统在参数摄动、随机干扰、死区干扰等影响下依然能取得较好的效果。最后,通过仿真实验和物理实验证明了所做分析的正确性和所提方法的有效性。