双DSP有源电力滤波器的控制系统设计

为了提高有源电力滤波器APF(active power filter)的快速补偿能力和安全性,设计了一种新的基于双数字信号处理器DSP(digital signal processor)APF的控制系统,其中主DSP负责模数AD(analog digital)采样、通讯、脉宽调制PWM(pulse width modulation)、继电控制和反馈,辅DSP只分担部分谐波补偿任务,两块DSP之间通过双口随机存储器RAM(random access memory)通信;提出了针对指定次谐波补偿的基于旋转坐标变换的控制策略,通过改善硬件、软件资源的合理分配,提高了APF谐波补偿的快速性和安全性。最后搭建了双DSP的APF实验环境,通过AD采样、脉宽调制,继电控制实验,验证了该控制系统的可行性、安全性。

基于DSP有源电力滤波器及其仿真研究

针对电力系统中日益严重的谐波和无功功率问题,提出了一种基于DSP的并联有源电力滤波器,给出了系统结构框图和总程序流程框图,并在MATLAB7.0软件的Smilink仿真环境下对基于瞬时无功功率理论的谐波检测模块及整个系统进行了仿真研究。

基于DSP有源电力滤波器的实验研究

在深入分析了基于瞬时无功功率理论基础上 ,提出了高次谐波和无功电流检测的方法 ,其中在实践中进行了全数字化的有源电力滤波器的方案 。

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。

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。

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。

非理想条件下并联有源电力滤波器的无源超螺旋二阶滑模控制策略

电力系统运行在非理想状态时,容易产生短暂的电压波动,此时并联有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)采用无源控制策略无法高效、精确地调节电能质量,而常规滑模控制又容易引起抖振。针对上述情况,将无源控制和抗干扰能力更强的超螺旋二阶滑模控制相结合,提出了一种无源超螺旋二阶滑模控制策略。首先,根据有源电力滤波器的数学模型建立基于正负序分离的欧拉−拉格朗日模型;其次,对系统的模型进行了无源性分析,且根据其无源性设计了无源控制器,同时采用超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进一步优化,提高了系统整体的鲁棒性和抗干扰能力;最后,在理想状态和负载突变、负载不平衡、电网电压不平衡、单相电压突变4种非理想状态下,通过仿真实验验证了无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性。

有源电力滤波器驱动保护电路的设计及仿真分析

本文根据有源电力滤波器的应用环境和运行特点,设计了IGBT驱动保护电路,并对保护效果展开了仿真验证。采用RCD吸收电路实现过电压保护,利用过电流检测与“软关断”方法实现过电流保护,运用散热片和温控开关实现过热保护。根据设计方案,使用Multisim 14.0仿真软件,分别进行了驱动电路正常工作仿真和瞬时过流故障仿真。结果表明,在正常工况下,输出驱动信号的仿真值与理论值十分接近;在发生瞬时过流故障时,经过1μs的延时后触发保护动作,在故障排除后电压缓慢恢复至正常电压,达到了驱动保护目的。

有源电力滤波器的故障分析及主回路保护研究

随着全球经济的发展,以及电网架构的演进,人们对于电源设施的可靠性有了更加严格的要求。本文主要针对有源电力滤波器(apfc)在主回路中的工作原理、设计特点以及故障原因进行详细介绍。通过对apfc的主要功能模块及其各部分的分析与总结,得出了apfc的常见故障类型并给出了相应的解决方案。同时,结合实际应用中存在的问题,提出改进措施以提高apfc的运行效率和稳定性。

有源电力滤波器的动态无功补偿方法研究

为克服大量分布式电源、电动汽车并网时对电网带来的冲击,同时考虑到分布式电源及负载的双重随机动态变化特性,文章对现有无功补偿装置进行了分析,提出采用有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)对配电网进行动态无功补偿,并在MATLAB-Simulink中搭建仿真模型。经验证,APF动态无功补偿能力较好。

工厂供电系统特定谐波源定位与有源电力滤波器治理技术研究

在工厂供电系统中,由于各类电气设备的广泛使用,使得电力系统中广泛存在谐波现象,这种电力电子设备引起的谐波不仅对设备本身产生破坏,还会对供电系统产生影响,造成电能质量问题,甚至会干扰电网的正常工作。因此,定位并消除谐波源头成为一项重要研究任务。本研究实施了针对工厂供电系统特定谐波源的定位技术,并对有源电力滤波器治理技术进行了深入研究。通过实验测试和计算机模拟能够有效地识别并定位出特定的谐波源的位置,可为工业生产中的电力系统设计和谐波治理提供重要的参考。同时,通过对有源电力滤波器的深入研究,探索出一种新的、有效的谐波治理方案。研究结果发现,使用有源电力滤波器能够有效地减小谐波对供电系统的额外负荷,提高整个供电系统的功率因数,从而提高电能质量。同时,这种技术也有助于延长设备的使用寿命和稳定性,提高设备的运行效率。该研究对于解决电力系统谐波问题具有重要的理论和实际应用价值。

基于PI+QPR控制的单相有源电力滤波器研究

补偿电流跟踪控制策略对有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的谐波治理能力有直接影响。在单相系统中,利用并联型APF进行谐波治理时,传统的电流比例积分(Proportional Integral,PI)控制方式具有较快的响应速度,但3次谐波电流不能得到充分抑制。针对这一问题,文中采用准比例谐振(Quasi Proportional-resonant,QPR)控制策略对3次谐波电流进行跟踪控制。同时利用陷波滤波器对ip-iq谐波电流检测算法进行改进,提高谐波电流检测精度,消除数字低通滤波器输出侧直流信号中的低频波动问题。最后通过MATLAB/Simulink建立单相并联型APF谐波治理系统模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

一种新型谐振混合型有源电力滤波器

针对某些场合特定次谐波含量严重超标,研究了一种新型谐振混合型有源电力滤波器(RHAPF)。该拓扑通过并联谐振的高阻抗特点来降低有源部分的基波电流,极大地减少有源部分的容量,通过串联谐振低阻抗的特点来进行特定次谐波抑制,提高RHAPF的特定次谐波补偿性能。通过建立RHAPF的电气模型,分析了RHAPF在不同情况下的谐波补偿性能。通过建立系统的数学模型,采用基于前馈解耦的控制策略对系统进行了控制器的设计。仿真及实验验证了RHAPF拓扑结构及控制策略的可行性,该RHAPF特定次谐波补偿性能良好,能够减少有源部分容量,适用于大功率应用场合。

基于LESO的有源电力滤波器模型预测控制研究

针对在采用LCL滤波器作为输出滤波器的T型三电平有源电力滤波器拓扑中,在应用模型预测控制时存在的对电压、电流传感器需求量大、因系统建模不准确而产生的误差等问题,提出一种基于线性扩张状态观测器的改进有源电力滤波器系统模型。该模型对每一个开关周期内滤波器电容支路电压进行观测,将得到的结果应用于逆变器输出电流计算和有源电力滤波器预测控制模型的建立,能够减少1/3的对传感器的需求,并将因LCL滤波器而引入的误差考虑在控制策略之内,有效提高有源电力滤波器的控制精度和对谐波及无功的补偿效果。在此基础上提出了以逆变器输出电压为控制对象的模型预测电压控制策略。基于Matlab/Simulink的仿真验证了所提模型的有效性,并通过实验验证了其可行性。

提高农网质量的LCL型有源电力滤波器控制策略研究

因分布式能源在农网控制系统中广泛应用,谐波污染逐步加重,一系列农网电能质量问题随之出现。有源电力滤波器(Active power filter)作为一种抑制谐波的重要工具,与电流控制策略相关的研究已引起国内外学者重视。为提高有源滤波器滤波精度,提出一种基于长视野模型预测控制的LCL有源电力滤波器控制策略,解决传统模型预测算法在模型存在误差时出现跟踪误差发散现象的问题,采用拉格朗日外推法实现一步和两步超前预测,通过最小化两步预测成本函数实现两步最优。仿真结果证明,该方法可有效提高有源滤波器滤波精度,改善农网电能质量。

改进同步谐波检测法在有源电力滤波器中的应用

谐波检测是决定有源电力滤波器工作性能的关键环节,检测结果准确与否直接影响到其补偿精度及相关性能。提出一种基于改进同步谐波检测算法,通过控制算法实现基波电流与基波正序电压同步,从而达到消除谐波的目标。采用基于对称分量法的基波正序电压提取方法,无需使用锁相环以及坐标变换,整个基波正序电压分离过程简洁快速,并且可以根据电力用户对谐波补偿的需求,实现谐波的完全谐波消除和单位功率因数补偿,并提高系统功率因数。最后通过搭建MATLAB仿真模型和试验平台对所提方法在有源滤波器中的应用进行验证。结果表明能够达到良好的补偿效果。

非对称型滤波电路的有源电力滤波器系统设计

针对电力系统中非线性负载引起的谐波污染问题,提出一种非对称型滤波电路的有源电力滤波器(APF)拓扑结构。该拓扑包括了三相变流器和两相滤波电抗器,通过控制变流器输出的线电压对两相滤波电抗器支路电流进行直接控制,利用三相电流的约束关系,间接控制第三相电流。此处通过建立该拓扑结构的电气模型,详细分析了其滤波特性和工作原理,推导控制方程,设计电流控制方法。为验证所提拓扑及控制方法,搭建了仿真与实验平台进行验证,实验结果表明该拓扑不仅可在减少一相滤波器件下实现三相电流补偿,而且能实现与并联型APF具有相同补偿效果和抗扰动特性。