注入式有源滤波器工程应用的关键技术

注入式有源滤波器拓扑结构中的注入支路使得装置的有源部分承受的电网基波电压很小,因而适用于高电压、大容量谐波抑制的场合.但在实际工程应用中,由于注入支路的存在,出现了诸如要求基波谐振支路谐波分压小与要求谐波电流注入能力强之间的矛盾、直流侧电压持续抬升、注入支路对注入电流产生相移导致补偿精度低等问题.本文在进行了充分理论分析的基础上, 提出了注入支路优化设计、PWM整流器控制直流侧电压、谐波电流分频相位补偿控制等方法,较好地解决了上述问题.文中的仿真分析和工程应用效果进一步证明了所提方法的可行性.     

适用于电气化铁路的单相注入式混合有源滤波器

提出了一种适用于电气化铁路的新型单相注入式混合有源滤波器。这种新型有源电力滤波器能够补偿一定的无功,注入支路通过添加基波谐振支路的方法大大降低了有源滤波器的容量,克服了电网基波电压对装置的影响。并详细分析了系统的滤波原理,提出了基于卡尔曼增益自调整的改进型动态谐波含量估计方法,能够快速准确的跟踪检测电网谐波电流,并且克服了电力机车等冲击性负荷引起的电网电压畸变对谐波检测精度的影响;提出了基于逆变器两侧能量平衡的电流控制方法使有源部分吸收或释放一定有功或无功功率及产生与注入支路回灌谐波电流相反的抑制电流,然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号,保证了直流侧电压的稳定,提高了装置可靠性,增强了系统滤波性能。仿真和实验结果表明这种新型单相注入式混合有源电力滤波器可靠性较高,满足电气化铁路所带电力机车等冲击性负荷的要求,可获得良好的滤波效果。     

谐波电压对中高压并联混合有源滤波器影响及注入支路参数设计

针对传统并联型混合有源滤波器须承受电网基波电压的缺点,该文研究了两种改进结构的并联型混合有源滤波器,通过添加基波谐振支路来减小有源部分的基波分压,使其适用于中高压系统,在总结了通用电气模型的基础上,分析了电网谐波电压引起的谐振及直流侧电压抬升问题;提出了应用多目标遗传算法对混合有源滤波器中有源部分注入支路的参数进行优化,以减小基波谐振支路的谐波分压,同时保证有源部分产生的补偿电流能够大部分注入电网。实例设计及仿真、实验表明,与根据经验设计的参数相比,经优化设计的滤波器能够在谐波电压含量较高的情况下安全、稳定、有效的运行。     

双谐振注入式混合有源电力滤波器及控制方法

提出了一种新型双谐振注入式混合有源电力滤波器(DIHAPF),注入支路由基波串联谐振支路和并联谐振支路组成,在保证补偿谐波电流注入能力的同时,避免了单谐振注入式混合有源电力滤波器(SIHAPF)高压配电网应用时容易无功过补的问题;建立了适用于高压配电网的注入式混合有源电力滤波器(IHAPF)的通用电气模型.给出了注入支路参数设计依据;此外,提出了一种适用于DIHAPF的基于广义积分预处理的比例积分(PI)控制方法,通过对负荷侧电流进行广义积分预处理获得电压参考信号,对有源部分交流侧输出电压进行闭环控制.实验及仿真结果证明了所提出的新型双谐振注入支路有效提高了IHAPF的应用电压等级,该控制方法在保证谐波电流控制精度与动态响应速度的同时,大大简化了控制计算过程,易于工程实现.     

基于逆变器两侧能量平衡的HAPF电流控制策略

针对注入式混合有源电力滤波器(HAPF)实际应用过程中出现的电网基波和谐波电压致使有源部分分压过高并向其传送能量,从而与逆变器产生的电网谐波补偿能量相抑制形成能量脉动,并导致直流侧电压的波动乃至抬升的现象,建立了有源部分逆变器两侧的能量平衡数学模型,在此基础上提出了基于比例增益在线自调整结合递推积分的改进型PI控制器,控制有源部分吸收或释放一定的有功功率,结合检测注入支路回灌谐波电流控制逆变器产生与之相反的抑制电流来抑制能量脉动,然后联合电网谐波电流跟踪控制以获得系统参考信号.实验结果证明该方法能够有效抑制有源部分逆变器两侧的能量脉动,控制直流侧电压的稳定,从而提高了系统的滤波性能.     

一种改进型并联混合有源电力滤波器及其控制

针对并联混合型有源电力滤波器谐波电流注入支路中存在阻塞谐波电流注入的阻抗问题,提出一种改进注入支路的并联混合型有源电力滤波器,使谐波注入支路上不存在影响补偿谐波电流注入电网的阻抗。根据该新型电路结构,通过分析谐波补偿和基波有功电流控制的原理,得出有源部分逆变器输出电压目标值的计算公式,并提出一种新的定频滞环电压控制方法用于控制逆变器输出电压,从而间接地实现了谐波补偿电流和直流侧电容电压的精确控制。最后,通过PSIM仿真实验和物理装置模拟实验验证本文所提新型注入支路和定频滞环控制方法的可行性和有效性。     

注入式混合型有源电力滤波器直流侧电压控制新问题及其解决方案

新型注入式混合型有源电力滤波器(hybrid active power filter with injection circuit, IHAPF)的有源部分不承受基波电压,因而更适用于高压系统的动态谐波治理和大容量的无功补偿。其拓扑结构中包含基波谐振支路,决定了其直流侧电压很难通过对逆变器的基波有功电流的控制来维持平衡。一般采用不可控整流电路来维持直流侧电压。然而这种方式在装置接入点电压为非理想电压时,逆变侧的能量倒灌常常会引起直流侧电压的抬高甚至飙升,进而影响系统的补偿性能,甚至危及系统的安全运行。该文分析IHAPF系统直流侧电压抬升的原因,提出了滤波器结构选择、优化注入支路参数及直流侧采用PWM可控整流电路等方法来保证直流侧电压的稳定。仿真结果和某变电站注入式混合型有源电力滤波系统的现场运行数据证明了所提方法的正确性和可行性。     

双谐振注入式混合型有源电力滤波器及其在变电站中的应用

研究了一种新型双谐振注入式混合型有源电力滤波器（hybrid active power filter,HAPF）,通过添加基波串联谐振支路与有源部分并联以减小它的基波分压,通过添加基波并联谐振支路构成注入通道,增强谐波电流注入能力的同时避免无功过补,并能够通过系统中的无源滤波器组来补偿大容量无功功率。针对某110 kV...     

注入式混合有源滤波器直流侧电压抬升问题研究

分析了一种并联谐振注入式混合有源滤波器,这种新型混合有源电力滤波器能够补偿一定的无功,注入支路采用基波谐振的方法大大降低了有源滤波器的容量,使其适用于高压系统.在介绍了系统滤波原理的基础上,分析了实践过程中发现的直流侧电压抬升现象产生的原因,并分析了直流侧电压的抬升过程,提出了从减小死区时间、针对直流侧电压采用滞环比较器、回灌电流前馈控制以及控制直流侧电容以PWM整流的方式吸收或释放适当功率几个方面采取措施抑制这种现象以保护电路器件的方法,现场应用结果证明了研究结论以及提出解决措施的正确性.     

单独注入式APF直流侧电压的稳定控制

有源电力滤波器(APF)的直流侧电容电压不稳定直接影响滤波装置的补偿性能.通过对单独注入式.APF的直流侧电容电压升高机理进行分析,得出了APF的能量交换中有功功率与无功功率的流动造成直流侧电压的波动,同时当逆变器开关损耗及输出滤波器内阻损耗小于回灌到APF直流侧的有功功率时,直流侧电压也会抬升的结论.一方面在注入电路参数设计中考虑了实际应用中要注意电网电压的冲击等情况,以保证逆变器中功率器件的安全运行;另一方面提出对直流侧电容电压进行模糊控制的方法,通过检测滤波器支路的基波电流,控制APF产生与基波电流方向相同或相反的基波电压,来实现主动地控制APF从电网吸收或向电网释放有功功率,从而提高了电容电压稳定性.     

改进多通道注入式HAPF与TCR联合系统

针对多通道注入式混合有源电力滤波器(HAPF)无法动态补偿无功功率的问题,在对比两种不同结构多通道注入式HAPF的基础上,提出一种改进多通道注入式HAPF与晶闸管控制电抗器(TCR)联合运行系统,实现中高压配电网谐波与无功的综合动态治理.在提出的谐波电流分频控制方法中,采用改进的ip-iq算法对电网中的各次谐波进行分频检测,各次谐波电流在注入电网过程中产生的相角偏移可在相应的sin - cos函数表中进行校正,直流侧电压实时值与给定值的误差通过PI控制后送入有功通道经d-q变换转化为三相交流值后与谐波电流控制信号叠加形成最终的控制信号.仿真及实验结果证明了所提出的控制方法的有效性.     

新型谐振式混合有源滤波器的研究

为减小有源滤波器的容量,提出了一种新型混合有源滤波器的拓扑结构。其基本思想是:根据分流原理,适当控制有源部分来等效增大系统支路的谐波阻抗,提高无源滤波器的滤波效果;将有源部分与基波谐振电路并联来减小有源部分容量;合理地配置注入支路的参数,以保证滤波器具有较好的滤波能力和一定的无功补偿能力。仿真和实验结果证明了所提出的混合有源滤波器的可行性和正确性,所提出的拓扑结构消耗的有效材料少,体积小,占地面积小。     

新型并联混合有源滤波器中直流侧电压抬升问题及其解决措施

研究一种兼具大容量无功补偿能力的注入式并联混合有源滤波器,并分析其在工程应用中发现的直流侧电压抬升现象及这种现象产生的原因,在此基础上提出从采用多重化主电路结构、滞环控制法、回灌电流前馈控制法和脱离整流电源直接对直流侧电压进行控制等几个方面来抑制直流侧电压抬升的方法。考虑到是在原有已应用的系统上进行完善来避免直流侧电压的抬升,采用相对方便和简单的滞环控制和回灌电流前馈控制相结合的方法。仿真和现场应用结果证明所提出的方法能有效抑制直流侧电压的抬升,从而保障系统的安全稳定运行。     

新型注入式混合有源滤波器直流侧电压稳定的研究

有源滤波器能否按其工作原理实现预期的谐波抑制效果,除了主电路设计合理之外,在很大程度上还依赖于保持直流侧电压的恒定.针对实际工程项目中出现的问题,以一种新型注入式混合有源滤波器为例,对直流侧电压波动的原因、所造成的负面影响及保持直流侧电压稳定的实现方法进行了研究.仿真结果验证了理论分析的正确性和解决方案的有效性.相关分析方法和所得结论可为其他类型的混合有源滤波器的直流侧电压稳定研究提供借鉴.     

有源电力滤波器并网技术的研究

针对有源电力滤波器并网中可能出现的稳定时间长、电流冲击大以及直流侧的电压波动大等问题,首先设计了并联混合有源电力滤波器(shunt hybrid active power filter,SHAPF)装置,然后在Matlab7.1 Simulink6.3中进行了仿真,并对并网时电源电流、变换器输出的补偿电流和直流侧电容电压波形进行了观察,确认问题存在的同时对电流冲击、电压波动产生的原因进行了分析,提出采用在电压过零时合上开关、在无源滤波器与电网之间串联1个电阻以及采用电流递增的方法解决问题,最后通过仿真验证了方法的正确性,电流冲击及电压波动都能得到较好的抑制。     

新型注入式混合有源滤波器直流侧电压研究

以新型谐振注入式混合有源滤波器为例,分析了系统中直流侧电压波动的原因,并从稳态和动态两个方面探讨了直流侧电压波动对系统补偿性能的影响.在此基础上,提出了从滤波器结构选择、参数设计及模糊-PI控制器运用三个方面来保证直流侧电压的稳定从而提高系统整体性能的方法,给出了采用模糊-PI控制器结合电流跟踪控制算法获得系统参考信号的实现方法,实验结果证明了所提方法的有效性.     

Feasibility study of AC- and DC-side active filters for HVDCconverter terminals

The authors evaluate the technical and economic feasibility for active filtering of DC-side voltage harmonics and the AC-side current harmonics produced by a HVDC (high voltage direct current) converter. The following designs for the active filter concepts are compared with the existing AC-side and DC-side passive filters used at the Dickinson terminal of the CU HVDC transmission line project: the DC-side active filter consisting of a capacitor coupled current injection source to neutralize the 12th, 24th, and the 36th harmonics actively and the AC-side active filter designed to provide the same fundamental frequency-reactive VARs as the existing passive filters. Controlled currents are injected to filter the 11th and the 13th harmonic current actively. A cost comparison is made between these active filter designs and the cost of the existing passive filter supplied by the United Power Association     

一种混合型有源电力滤波器的研究

提出了一种混合型有源电力滤波器电路结构。该电路由有源滤波器与基波串联谐振支路并联再与无源滤波电路串联构成,用于抑制非线性整流负载产生的谐波电流流入电源侧。在该电路中,无源滤波器分担大部分抑制谐波和无功补偿的任务,减少了有源滤波器的容量;有源电力滤波器用于改善无源滤波器的滤波效果。理论分析和实验结果表明,该混合型有源滤波器充分发挥了无源滤波器和有源滤波器各自的优点,改善了无源滤波器的滤波性能,同时使有源滤波器不再承受基波电压,因此最大限度地减少了有源滤波器的容量,使有源电力滤波器能够应用于大功率场合。     

中压配电网大容量新型混合有源滤波器

针对中压配电网谐波治理问题，提出了一种大容量混合型有源滤波器。它由无源滤波器、基波谐振支路、隔离变压器及有源滤波器等组成。其中，无源滤波器承受大部分电网电压，基波谐振支路分流无功电流，它使有源滤波器的工作电压和电流大大降低；有源逆变器采用基于二极管中点箝位式(NPC)三电平结构，它使有源滤波器的工作电压大大提高。文中简述了该混合型滤波器的工作原理，分析了基波谐振支路在参数变化失谐时，对滤波性能的影响。仿真结果证实了新型混合有源滤波器的可行性和有效性。