基于电流环复合控制的有源电力滤波器

针对有源电力滤波器电流环单纯数字PI控制补偿性能有限.提出基于数字PI控制和数字重复控制的复合控制系统.将PI控制器和重复控制器并联在控制系统电流环的前向通道,共同对系统的输出产生影响.利用数字PI控制改善系统的动态特性,利用重复控制改善系统的稳态跟踪性能.提出电流环PI控制器、重复控制器和复合控制系统的结构,并在同步旋转坐标系下,对其进行控制性能分析,详细推导和分析复合控制系统中重复控制器的设计方法、补偿性能及稳定性.进行三相并联型有源电力滤波器的研制和试验研究,结果证明该控制器在稳态运行时能将电网电流的THD值从30%降到3%,而其动态性能尽管有低通滤波器的影响也仅有半个基波周期(10ms)的延时.理论分析、仿真结果和试验结果均证明所提出的基于数字PI控制和数字重复控制的三相并联型有源电力滤波器复合控制可以兼顾系统动态特性和稳态特性.     

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。     

基于复合控制的并联有源滤波器的仿真研究

并联有源滤波器是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段。针对PI控制器在并联有源滤波器中的局限性,将重复控制和PI控制器并联用于并联有源滤波器输出电流波形的控制。笔者在给出并联有源滤波器主电路结构的基础上,介绍了一种基于瞬时无功功率法的谐波检测方法及基于重复控制和PI控制的复合控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的有效性。     

重复控制在并联有源滤波器中的应用

有源滤波器(active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段。针对某一类非线性负载,该文提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器,包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点,能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证,实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。     

混合型有源电力滤波器的复合电流控制策略

针对电网中非线性负载引起的谐波问题,提出了一种并联混合有源电力滤波器结构。基于此拓扑结构,建立了其数学模型,并设计了基于PI控制策略的电流控制器。针对传统PI控制方法补偿精度受带宽制约,补偿效果不理想的问题,提出了基于重复控制的电流双闭环控制方法,并设计了双闭环电流控制器。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精度,能够有效补偿由非线性负载引起的谐波电流。补偿后电网电流THD降低到5%以下,波形近似于正弦波。     

有源电力滤波器补偿电流的性能分析

为了提高并联型有源电力滤波器（ APF）的补偿性能,在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略,即基于数字PI控制和重复控制并联结构的复合电流控制方法。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APF的动态性能。试验结果和理论分析结果表明,并联结构的补偿电流控制器是可行的。     

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。     

单调谐并联混合有源电力滤波器控制策略研究

针对单调谐并联混合有源电力滤波器的补偿精确度受控制系统带宽严重制约的问题,提出一种同时反馈电网电流和五次谐波电流的双闭环控制策略,并对其直流侧稳压控制器进行详细的分析和设计.根据单调谐并联混合有源滤波器的电路拓扑结构,推导系统在旋转坐标系下的小信号模型及其传递函数,分别设计电网电流控制器,五次谐波电流控制器和电压环控制器.对采用所提出的控制策略的有源滤波器进行仿真研究并制作实验样机.仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精确度和动态响应速度,易于数字实现,且由于只需要检测两路电网电流,节省了装置成本.     

基于复合控制的并联有源滤波器研究

通过分析三相三线制并联有源电力滤波器的电路结构,建立了主电路d-q坐标系下电流环控制的数学模型。针对传统PI控制稳态精度低的缺点,提出将其与重复控制串联的复合控制策略。利用PI控制提高系统的动态响应,利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点提高系统的稳态精度。在负载平衡与不平衡情况下,对复合控制应用于谐波补偿的性能进行了仿真研究。结果表明,在负载平衡与不平衡情况下,复合控制都具有良好的动静态性能,该方法应用于谐波抑制是正确可行的。     

中压大容量电流质量调节装置的复合控制方法

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源电力滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。为此研究一种新型的适应于中压电网的电流质量调节器。基于该电流质量调节器拓扑结构的特点,提出一种复合控制方法。该控制方法采用瞬时值反馈PI控制和重复控制相结合的方式,利用PI控制器控制低频功率模块,提高整个装置的动态响应速度,利用重复控制器控制高频功率模块,来消除电流跟踪误差。仿真结果表明这种控制策略的正确性和有效性。     

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。     

有源电力滤波器神经网络逆解耦控制

三相并联型有源电力滤波器是一个多输入、多输出的非线性系统,而且在d-q旋转坐标系下的补偿电流分量间存在着耦合关系。提出了一种采用神经网络逆实现有源电力滤波器线性化解耦控制的方法。通过静态神经网络逆控制方法,将三相并联型有源电力滤波器解耦成两个关于补偿电流分量的一阶线性子系统,再分别设计线性闭环控制器对两个补偿电流分量进行控制。仿真结果表明,采用神经网络逆解耦控制方法,系统具有良好的动静态性能,系统稳态时的谐波畸变率小于2%。     

并联有源滤波器控制策略研究

有源滤波器(APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段,本文分别对并联APF和并联混合APF的控制策略进行了研究。针对某一类非线性负载,提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器,包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点,能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。本文详细研究了复合控制器的设计方法,对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证,实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。将有源滤波器(APF)和无源滤波装置(PF)结合起来构成混合有源滤波器(HAPF)是当今的发展趋势,既弥补了无源滤波装置的固有缺陷,又能充分发挥有源滤波器的优势。本文对无变压器型混合并联有源滤波器的设计原则进行了研究,提出了具体的设计方法以及电感值和直流母线电压之间的关系。同时,分别给出了HAPF进行补偿负载电流谐波和阻尼电网电压谐波放大这两种不同应用时的控制策略,对其滤波和阻尼特性进行了详细的分析。为了改善HAPF性能,在控制策略中引入了广义积分控制器。实验结果证明了混合并联滤波装置的优异性能。     

三相并联型有源电力滤波器电流重复控制

首先通过对数字PI调节器的仿真和实验指出了它在有源滤波中的局限性,提出将重复控制引入到电流环中以提高稳态性能.进而将重复控制和PI控制器并联用于并联型有源电力滤波器输出电流波形控制,其中PI控制保证系统动态性能,而重复控制提高输出电流波形跟踪精度.文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性,实验和仿真表明采用该方法后,可以显著改善滤波效果.     

极端负荷下并联有源滤波器谐波补偿方法

对畸变电流信号的无静差追踪不能通过单一的PI控制完成,为提升电网电流质量,提出极端负荷下并联有源滤波器谐波补偿方法。创建极端负荷下三相四线制系统中并联有源滤波器的主电路拓扑结构,获得需补偿的畸变电流。建立基于SAPF控制与PI控制的复合控制系统,以畸变电流信号的基波周期特性为依据,重复控制误差信号,以提高追踪信号的稳定性与精准性。在此基础上,融入固定次数无静差控制技术,实现并联有源滤波器谐波补偿。搭建三相四线制系统平台进行实验,结果表明,该方法可降低电流畸变率,改善电流波形的正弦度,具有优越的动态性能与稳态性能。     

准谐振控制器在有源电力滤波器中的应用

在有源电力滤波器dq坐标系数学模型的基础上,着重分析了基于电流内环解耦的PI控制。由于PI控制器在跟踪交流信号时存在静差,本文对其进行改进并提出了PI并联谐振环节的补偿电流跟踪控制策略。理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以使与谐振频率具有相同频率的正弦信号实现零稳态误差控制。因此,可以在PI控制的基础上并联谐振控制器,对特定次谐波进行重点补偿,进一步改善单独采用PI控制存在的不足。     

单相并联型有源电力滤波器电流复合控制

为提高单相并联型有源电力滤波器(Active Power Filters,简称APF)的补偿精度,提出了一种静止坐标系下PI和重复并联运行的电流复合控制策略,其中PI控制主要保证系统的动态性能,基于内模原理的重复控制可以显著提高APF输出电流对负载谐波电流的跟踪精度。对单相APF中的复合控制策略参数进行了设计,理论研究和实验结果表明复合控制策略可以有效提高单相APF的滤波性能,总谐波畸变率降低到3.8%,达到谐波补偿的国家标准。     

基于复合控制的有源电力滤波器的研究

主要介绍了一种基于d-q旋转坐标系下PI控制和重复控制结合的复合控制。PI控制不适用于具有周期性外激励信号的系统,及跟踪效果较差的系统;重复控制对周期性外激励信号的跟踪和抑制具有优异的控制性能。复合控制结合了PI控制和重复控制的优点,能够有效地消除系统的稳态误差、改善系统的鲁棒性并具有良好的动态电流响应。基于三相并联有源滤波器系统,着重研究了复合控制的设计方法,并进行了仿真验证,仿真结果表明了此方法的有效性和优异性。     

有源电力滤波器比例复数积分电流控制策略设计

为了有效提高有源电力滤波器的补偿能力,提出了一种dq旋转坐标系下基于比例复数积分控制器的有源电力滤波器控制系统。针对三相不控整流电路产生的含量较高的正序7次谐波分量及负序5次谐波分量,在dq坐标系下正负分量变成6次谐波分量的特性,利用比例复数积分控制可实现正弦波信号的零稳态误差跟踪,并在传统PI控制的基础上并联比例复数积分控制,从而提出一种比例复数积分电流控制算法,并给出了控制器的详细设计方法。与传统PI控制和比例谐振控制相比较,仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

有源电力滤波器重复控制方法的设计

分析了三相并联型有源电力滤波器(APF)原理和电流控制数学模型。接着将重复控制器嵌入到有源电力滤波器(APF)中,实现PI控制和重复控制的双闭环电流控制。同时讨论了重复控制的稳定性和稳态误差,分析了重复控制器的参数设计。最后在一台20kVA并联型有源电力滤波器样机上验证了该方法的使用性和有效性。