双环控制整流桥直流侧串联型有源电力滤波器及实验研究

针对广泛应用的整流负荷,提出一种直流侧串联型有源电力滤波器(active power filter,APF)。这种DC侧APF串联在整流桥与负载之间,通过产生谐波电压达到补偿谐波源的目的,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波。与传统的交流侧有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低成本。串联型DC侧APF采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整APF的能量流向,通过改变APF储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、控制效果好等优点。实验结果验证了文中所得结论。     

一种新型谐波检测法研究

介绍了一种用于有源电力滤波器(ActivePowerFilter,简称APF)的谐波检测新方法,重点阐述了该方法的基本原理。实验证明,使用该方法的有源电力滤波器通用性强,能灵活补偿无功,受电压波形畸变影响小,能将畸变的负载电流补偿为与电压同频同相的标准正弦波。     

基于用户侧谐波和无功补偿的谐波检测法研究

针对用户测谐波和无功电流补偿,提出了有源电力滤波器谐波电流的一种新检测算法.该算法不论电源电压是否畸变,仅对用户自身造成的谐波进行检测.仿真结果表明,通过APF补偿后,电源电流和电源电压含有相同次数的谐波,保持相同的畸变率,波形相似.     

三相APF直流侧电压滑模自抗扰控制方法

有源电力滤波器(APF)是一种有效地补偿谐波的电力电子装置,而直流侧电压控制是其重要技术之一.APF直流侧电压自抗扰控制方法需要整定的参数过多,且响应速度较低.针对此缺点,将该方法的跟踪微分器与扩张状态观测器分别进行线性化处理,并将滑模控制切换函数的设计方法引入非线性状态误差反馈控制率,从而提出了一种APF直流侧电压滑模自抗扰控制方法.仿真结果和实验结果表明:相对于APF直流侧电压自抗扰控制方法,所提控制方法的直流侧电压响应时间明显更短,电源电流更接近正弦电流且总谐波畸变率(THD)明显更小.     

基于a-b-c坐标下三相并联有源滤波器的补偿新策略分析

并联有源滤波器在消除谐波电流和无功补偿(包括线性负载和非线性负载的无功补偿)方面发挥着重要的作用.目前,电力有源滤波器(APF)多采用基于瞬时无功功率理论的谐波和无功电流检测方法.这些方法大多要进行坐标之间的转换,并且在三相电路、电源都不对称的情况下很难做到对基波无功和高次谐波电流的准确检测.提出一种不需要在进行坐标转换,直接在坐标系下进行无功和谐波检测的方法.研究和仿真表明这种方法在电压源不对称、畸变和负载不平衡的情况下仍能有效工作,并且有效简化了并联有源滤波器(APF)的控制电路.     

混合型无功与谐波补偿装置的结构及其指令电流的生成方法

文中提出了一种基于有源电力滤波器和无源电力补偿器的混合型无功与谐波补偿装置HRPHC(Hybrid Reac-tive Power&Harmonic Compensator)。HRPHC具有有源电力滤波器(APF)和无源电力滤波器(PF)两者的优点,有补偿速度快、精度高、容量大的特点。在分析HRPHC结构的基础上,对其控制方案作了研究;并基于一种从畸变和不对称的电源电压中提取基波正序电压的快捷方法,构造了指令电流的生成方法,能够满足正序无功、负序电流和谐波电流综合补偿的要求。仿真结果证明了该策略的有效性。     

三相有源电力滤波器控制方法的研究

基于单周控制的三相有源电力滤波器(APF)虽不需谐波检测电路,电路相对简单,但只能同时补偿谐波和无功电流,且要求电源电压无畸变,故有局限性。为此将ip-iq谐波检测法和单周控制方法相结合,利用ip-iq法检测负载电流的谐波和无功分量,以单周控制作为电流跟踪控制方式,推出单周控制方程,基于此的建模和仿真研究结果表明:APF可灵活地补偿非线性负载的谐波和无功电流,且补偿效果良好,有一定可行性。     

基于自抗扰控制器的有源滤波器直接电流控制

为提高有源电力滤波器的控制策略水平,本文分析了电压型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的有功功率平衡,在此基础上提出了一种基于自抗扰控制器的有源电力滤波器的直接电流控制方法.将负载电流和电源电压等因素作为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿.无需检测谐波电流及无功电流,省去了复杂计算,简化了控制器的设计.仿真结果显示:电网电流被补偿为与电网电压同相位的正弦波,证实了该控制方法是可行的.     

微电网中APF接入位置与容量优化配置方案

探讨了微电网中有源电力滤波器(APF)接入位置与容量的优化配置问题。在建立微电网离散解析模型和连续解析模型的基础上,推导出APF的最优安装位置为线路总谐波网损和电压畸变率最小的节点,其最优容量等于总谐波网损。算例分析表明,采用所提方案可有效改善谐波电压,降低电压畸变率。     

基于遗传算法的有源电力滤波器直流母线电压控制

随着电力电子装置的普遍应用,其非线性特征而引起的电网电压和电流畸变越来越引起人们的重视,有源电力滤波器(APF)是一种较好的谐波滤除装置,但存在直流侧电压不稳的问题。分析了影响APF直流侧电压稳定的几个因素,推导了电压源型有源电力滤波器的数学模型,结合遗传算法辅助优化计算了该系统中APF的PI调节系数,MATLAB/simulink仿真验证了该方法的可行性,为遗传算法在PI整定方面的研究提供了借鉴。     

高压大容量有源电力滤波器并联运行研究

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿.本文提出一种有源电力滤波器,它由几个采用二极管钳位型多电平拓扑结构的滤波器模块组成.该滤波器模块采用多电平拓扑结构,很适合于匹配高电压等级,而且当补偿量超出实际输出容量时,能根据自身容量对电网谐波进行抑制.这种有源滤波器通过并联几个滤波器模块充分抑制电网谐波,使得每个滤波器模块不需要很大容量,运行独立灵活,解决了容量灵活扩充的问题.除了对该有源滤波器进行理论分析,本文还对其闭环控制策略进行研究.理论分析和仿真结果表明,所提方案很适合应用于高电压、大容量谐波补偿.     

基于三相旋转参考相量的并联有源电力滤波器谐波电流精确检测方法

基于瞬时无功功率理论,建立了一个与电网电压同频率的单位对称基准旋转相量,提出了一种运用APF精确检测谐波电流的方法。该方法利用对称基准旋转相量求解基波正序有功电流幅值,并分别计算电压、电流与基准旋转相量相位差的正余弦值,从而求出基波功率角,消除检测基准旋转相量与电网电压的相位偏移。仿真结果验证了该方法的正确性,表明该方法不需要检测基准旋转相量和电网电压的相位同步情况,不仅适用于负载电流畸变且不对称的情况,而且适用于电网电压畸变且不对称的情况。     

有源电力滤波器的双环软启动控制分析研究

针对并联型有源电力滤波器(APF)投入电网时,启动时的直流侧电容电压,补偿端电流冲击问题,提出了双闭环的软启动的控制策略。其中在电压外环采用一种直流侧输出电压偏差平方值的模糊-PI的新型PI控制方法,以更加精确地平稳缓冲启动电容电压。而在电流内环采用比例谐振(PR)控制方法,且运用了一种改进的谐波检测方法。最后在软件MATLAB中进行了仿真验证,且将该方法在60 kVA的实验样机上测试了可行性。通过与常规控制算法对比,说明该方法在APF启动并网时,在其抑制冲击电压和冲击电流端起到了良好的控制效果,具有良好的工程应用价值前景。     

基于自适应逆控制的有源滤波器合成阻性负载

电力系统电网电压总存在畸变和不平衡，有源电力滤波器(Active power filter, APF)对谐波和无功进行补偿时，采用传统的正弦电流合成(Sinusoidal Current Synthesis，SCS)方法，公共连接点处的电压畸变会导致谐波传输的问题。而采用阻性负载合成(resistive load synthesis，RLS)方法，补偿后的主电流与实际的电网电压具有相同的波形，系统特征表现为阻性，可以有效的阻尼系统中的谐波传输。文中将自适应逆控制的方法应用于APF的控制来合成阻性负载，在补偿谐波和无功的同时，阻尼系统的谐波传输,将系统的功率因数校正为1。采用自适应逆控制方法，不需要知道广义有源滤波器的确切参数，逆控制器系统可以自动跟踪电路参数而实时建模。仿真和实验结果证实所提出的算法的有效性。     

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。     

基于内模控制的三电平有源电力滤波器研究

基于三电平有源电力滤波器(APF)数学模型,针对传统PI双闭环控制性能的不足,提出一种将内模解耦控制与三电平电压空间矢量脉宽调制( SVPWM)控制相结合的控制方案.根据内模控制原理,详细设计了APF 双闭环内模控制器,优化了APF整体性能.仿真与实验结果表明该方案取得了良好的补偿效果.     

下垂控制逆变器中并网功率控制策略

下垂控制策略广泛应用于交流微电网中,可以实现并网模式和孤岛模式的无缝切换以及不同逆变器之间的功率均流。然而,在目前的研究工作中,并网模式下的工作性能却很少被考虑到。实际上,并网模式下的功率控制会受到电网频率以及电网电压幅值波动的影响,并且传统下垂控制中无功功率控制本身就存在静态误差。因此提出了电网频率和电网电压幅值前馈控制来抑制电网波动对功率控制的影响,另外基于此提出公共耦合点电压幅值控制实现无功功率的无静差跟踪。基于提出的控制策略实现了下垂控制逆变器并网功率的精确稳定控制。     

基于同步坐标的有源电力滤波器检测策略

针对有源电力滤波器(APF)谐波抑制效果在很大程度上取决于对电网中无功、谐波和负序电流快速而准确监测的问题,提出一种用于无功、谐波和负序电流检测的改进的同步参考坐标法.将采样得到的三相电网电压变换到α-β坐标系,由相关分量合成所得矢量就是电网正序基波分量和负序基波分量的叠加,进而得到理想的基波电压,可计算出cos θ、sin θ.所提出的方法通过对电网正序基波电压矢量的同步旋转跟踪,可以省去锁相环及三角函数的计算.采用Matlab软件仿真及实验模拟三相不平衡负载的检测,结果均证明了采用所提方法的APF具有良好的补偿性能.     

基于SVPWM串联有源电力滤波器控制策略的实现

针对三相电网中谐波的影响,本文介绍了串联有源电力滤波器的结构及其补偿特性。在有源电力滤波器补偿控制方式上,采用空间电压矢量SVPWM的控制技术,克服了传统控制方式动态响应速度慢、开关频率波动大的缺点,使整个补偿系统开关频率恒定,补偿精度高且动态响应快。     

基于多机组并联的10 kV电网有源滤波器扩容方法

随着新能源发电、电力传动为代表的电力电子装置的大规模应用,供电网络中存在有大量谐波分量及无功冲击,有源滤波器(APF)正是在上述背景下提出的。然而,受限于电力电子器件单体容量限制,单机APF无法满足10 kV输电网络大容量补偿需求。为此,提出一种基于多机并联技术的10 kV电网有源滤波器扩容方法,考虑到10 kV电网负载侧特有的中压、大电流特性,采取变流器并联技术实现APF装置容量提升。建模可知,并联APF电路模型中存在低频环流通路,从而影响并联APF控制系统电流内环运行特性,为此采取零序电压修正方式实现并联APF环流限制。最后,10 kV/1 MW工程样机对APF并联补偿技术进行可行性验证,装置投入后10 kV网侧电流总畸变率由23.4%降低为3.1%,且谐波分量均集中在两倍开关频率及其倍频段。