级联型并联有源电力滤波器应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了所采用的基于自适应噪声抵消法的谐波电流检测,以及基于滑模控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理。仿真和实验结果表明了该SAPF能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好。     

预测控制三电平并联型有源电力滤波器系统

针对三电平并联型有源电力滤波器数控系统存在采样、计算等引起的固有延时及直流侧电压存在波动问题,提出了一种将直流侧电压模糊PI自整定控制、谐波电流预测控制和三电平电压空间矢量脉宽调制算法相结合的基于三电平SAPF数字模型等双闭环控制方案。仿真试验验证了该系统具有良好的谐波补偿性能和应用价值。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

基于级联H桥五电平变流器SAPF的应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了基于无差拍控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理.仿真和实验结果表明了SAPF系统在低开关频率情况下,能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

一种基于空间矢量的APF直流侧电容电压设计和优化方法

并联型有源电力滤波器(SAPF)的直流侧电容电压直接影响谐波补偿性能。合理的电容电压设定值既可以保证补偿效果,又可以降低直流侧电容的耐压值选取要求。针对三相并联型有源电力滤波器直流侧电容电压优化设计这一问题,通过对典型的负载条件下谐波电流进行分析,推导出在完全补偿谐波电流的情况下变流器的输出电压矢量值。基于空间矢量脉冲宽度调制方式(SVPWM),分析了直流侧电容电压选取方法。仿真结果验证了该方法的有效性。     

并联有源电力滤波器直流侧电容电压控制

分析了50kVA并联有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,简称SAPF)基于同步坐标变换的直流侧电压控制模型,并基于控制模型设计出直流侧电压环的PI调节器.为了避免启动时直流侧电压的过冲,采用分3个不同阶段的启动方法完成了直流侧电压的软启动.采用设计的PI调节器来控制SAPF投入运行后的直流侧电压.控制仿真和实验结果均证明了理论分析的正确性和可行性.     

桥臂轮流导通换流器谐波特性

分析了桥臂轮流导通换流器(AAMC)的交流谐波特性和直流谐波特性,并提出了谐波控制的方法。子模块电容电压的波动导致换流器输出交流电压、电流包含高次谐波,通过采用带有三角形绕组的换流变压器,AAMC输出的交流电压、电流将只含有6k±1次的谐波,其中最低次为5次谐波,更高次谐波将显著降低,通过优化选择子模块电容和换流电抗器可以将谐波控制在相关标准的范围内。采用提出的将2个交流侧电压相位相差30°的AAMC阀组在直流侧进行串联的方案,直流侧电压、电流将只含有12k次谐波,谐波幅值将只有非串联方案的1/4,直流侧平波电抗器的取值降低为非串联方案的1/8。PSCAD/EMTDC仿真验证了谐波特性分析和谐波抑制措施的有效性。     

并联型有源电力滤波器的起动策略研究

传统控制方式下并联型有源电力滤波器(SAPF)起动时会引起直流侧电压超调和交流侧补偿电流冲击。本文设计了软起动控制器。有源电力滤波器首先采用直流侧预充电的电路拓扑结构,减小了SAPF起动时的直流侧电压偏差,缓解了冲击电压和电流;然后针对传统变PI参数控制器在动态和稳态特性上的缺点,提出了模糊PI切换器。该控制器利用模糊控制的非线性优点,消除了电压超调,降低了电流冲击。再利用PI控制器响应速度快的优点,保证稳态补偿精度。为了进一步减小冲击,设计了参考电流线性递增控制方法。通过参考电流的线性控制,实现了软起动控制目的。仿真结果证明了所提出的软起动控制策略的有效性。     

一种APF直流侧电压波动分析及其吸收电路设计

此处根据瞬时功率平衡理论,对并联有源电力滤波器(SAPF)的直流侧电压波动进行了详细地分析,得到了SAPF直流侧产生波动的原因,并建立了相应的模型.更进一步地分析发现直流环节电压纹波会严重影响SAPF的输出电流畸变率,从而影响SAPF的补偿性能.因此,此处设计了一种直流环节电压纹波抑制电路(RSC),此处设计的RSC可以吸收SAPF直流侧上的纹波电压至RSC中,降低SAPF原有的直流侧电压波形,从而使SAPF电压纹波不影响SAPF桥臂的输出电压.并且,由于RSC的电压波动与输出桥臂隔离,不会影响SAPF输出电压,因此,RSC上的允许电压波动可以大大提高,从而可以降低直流环节电容值,并且提高SAPF的补偿性能,提高整体功率密度.实验结果表明了该方法的有效性.     

载波调换调制技术在级联多电平SAPF中的应用

电容电压不平衡是影响级联H桥多电平并联有源电力滤波器(SAPF)安全可靠运行的关键问题。通过分析载波相移调制技术(CPS-SPWM)对直流侧电容电压的影响,提出了一种基于控制直流侧电容电压平衡的载波调换调制技术,确立了双电压环与电流环结合的三闭环SAPF控制策略。这种调制方式算法简单、易实现,能在较小开关频率下实现较好的补偿效果的同时,有效地解决级联H桥多电平SAPF直流侧电压平衡问题。仿真和实验证明,该载波调换调制技术是有效、实用的,能对直流侧电容电压平衡起到良好的控制效果。     

并联型有源电力滤波器控制方法与仿真

随着国家坚强智能电网的发展,智能型电力电子设备及技术在智能电网中大量使用。由于电力电子器件具有非线性特性,其使用给智能电网带来了谐波污染等问题。并联型有源电力滤波器采用了应用广泛的谐波抑制和无功补偿技术,它能对智能电网中的谐波和无功进行较好地动态补偿。分析了并联型有源电力滤波器的补偿原理,利用包含直流侧电压环控制的ip-iq法进行智能电网指令电流的检测和定时滞环电流跟踪控制方法对并联型有源电力滤波器进行电流跟踪控制,使用Matlab/Simulink搭建仿真模型,并从不同的控制角进行实例仿真。仿真结果和快速傅里叶分析表明,对于非线性负载晶闸管的不同触发角,定时滞环电流跟踪控制都能有效地实时跟踪控制,仿真模型系统能够实时检测出系统中所含指令运算电流,并进行有效补偿,达到了理想的效果。     

四桥臂并联型有源滤波器复合控制策略

针对四桥臂并联型有源滤波器(SAPF)的拓扑结构,将广义积分器与基于abc坐标系的三维空间矢量PWM(3-D SVPWM)相结合,提出一种新的复合控制策略。其中,广义积分器能够无稳态误差地对特定频率次谐波进行补偿;而3-D SVPWM直流侧电压利用率高,稳定性好,易于数字实现。建立四桥臂SAPF仿真模型并进行仿真分析。仿真结果表明采用所提出复合控制策略的四桥臂SAPF能有效补偿三相电网谐波、基波负序、零序及中线电流,且能对谐波进行分次补偿,兼具较快的动态响应速度和较小的稳态误差,验证了该复合控制策略的正确性和可行性。     

Mathematical and Experimental Investigation on Advanced PLL for Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter in Active Filtering Application

Cascaded H-bridge multilevel inverter (CHB-MLI)-based shunt active power filter (SAPF) is one of the finest solutions for power quality improvement in case of medium-voltage distribution sector. Performance of SAPF degrades due to the presence of DC offset and harmonics in the grid voltage since this will result phase angle and frequency error. Therefore, modified single-phase synchronous reference frame theory comprising of advanced PLL is presented in this article. The advanced PLL can track frequency and phase angle accurately even though source voltage is having DCor harmonic content. A detailed mathematical modeling and stability analysis of this PLL is presented using Routh-Hurwitz criteria. A novel systematic design procedure using gravitational search algorithm (GSA) and an Eigen value analysis is proposed for calculating optimal PLL parameters. Closed-loop SAPF control stability is tested using root-locus analysis. An extensive experimental analysis of the proposed control applied to CHB-MLI-based SAPF has been performed under distorted source voltage and non-linear loading conditions to show the effectiveness of the proposed control over recently published work. Source current maintains its sinusoidal shape, properly synchronized with grid voltage and having distortion limit in compliance with IEEE-519 standard irrespective of source voltage conditions during the operation of SAPF.     

Three-phase four-wire shunt active power filter based on the SOGI filter and Lyapunov function for DC bus control

The three-phase four-wire shunt active power filter (SAPF) was developed to suppress the harmonic currents generated by nonlinear loads, and for the compensation of unbalanced nonlinear load currents, reactive power, and the harmonic neutral current. In this work, we consider instantaneous reactive power theory (PQ theory) for reference current identification based on the following two algorithms: the classic low-pass filter (LPF) and the second-order generalized integrator (SOGI) filter. Furthermore, since an important process in SAPF control is the regulation of the DC bus voltage at the capacitor, a new controller based on the Lyapunov function is also proposed. A complete simulation of the resultant active filtering system confirms its validity, which uses the SOGI filter to extract the reference currents from the distorted line currents, compared with the traditional PQ theory based on LPF. In addition, the simulation performed also demonstrates the superiority of the proposed approach, for DC bus voltage control based on the Lyapunov function, compared with the traditional proportional-integral (PI) controller. Both novel approaches contribute towards an improvement in the overall performance of the system, which consists of a small rise and settling time, a very low or nonexistent overshoot, and the minimization of the total harmonic distortion (THD).     

基于电流电压内在关系的SAPF的SVPWM控制 算法的研究及稳定性分析

为了提高并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)的电流跟踪性能,提出一种基于SVPWM的并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制算法。由于SAPF参考指令是电流值,而SVPWM参考指令是电压值,因此根据电流电压内在关系将SVPWM控制算法与SAPF的参考指令电流相结合,通过改变SVPWM调制方式减少功率器件的开关次数,从而降低功率器件的开关损耗,提高控制性能。并且通过构造Lyapunov函数,对SVPWM控制的SAPF的稳定性进行了分析。仿真和实验结果证明该算法简单,可以很好地跟踪指令电流,能实现对SAPF的实时控制,并且具有非常好的谐波补偿效果。SAPF在负载扰动下的补偿效果证明了关于SVPWM控制的SAPF的稳定性分析的正确性。     

并联型有源滤波器的直接电流控制方法

分析一种基于直接电流控制策略的并联型有源电力滤波器（SAPF）的补偿原则和系统的动态响应性能,通过比例积分控制策略来维持直流侧电容电压,推导出负载电流中由非线性负荷产生的需要补偿的谐波电流,以保证系统电流质量,并通过PSCAD／EMTDC平台进行仿真分析。     

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。