三相并联混合有源电力滤波器的无源控制策略

针对三相并联混合有源电力滤波器(SHAPF)的非线性数学模型,利用无源控制的思想提出了一种SHAPF控制策略。首先建立了三相SHAPF系统的欧拉-拉格朗日周期平均模型,然后基于系统的无源性,采用能量成形和阻尼注入方法,提出了一种SHAPF非线性控制策略,从理论上保证了闭环系统的渐进稳定。最后仿真实验验证了该控制策略能够有效滤除电网中的谐波电流,维持直流侧电容电压的稳定;并且与传统线性二次型调节器相比,该控制策略具有更好的稳态补偿效果和对负载变化的鲁棒性。     

基于电流跟踪的并联混合有源滤波器单周控制

针对目前已有的有源电力滤波器控制策略的缺陷,本文提出了一种新型的非线性控制方法——基于电流跟踪的单周控制方法。在采用ip-iq法进行谐波检测的基础上,将这种控制策略用于并联混合型有源滤波器(SHAPF)进行谐波补偿,同时,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了谐波源电路,并对并联混合有源滤波器的拓扑结构及其相应参数进行了设计。仿真结果表明,上述控制方法能使SHAPF有效工作,可以实时、准确地检测出各次谐波电流,并能有效抑制谐波,具有一定的可行性。     

基于dq变换及占空比控制策略的有源电力滤波器设计

在理想或不理想的电压供应下,由于电力系统中非线性负载和无功功率补偿产生的谐波电流,提出一种设置有源电力滤波器的参考补偿注入电流控制策略。基于dq变换及占空比控制策略的有源电力滤波器能检测到谐波电流并进行补偿,Simulink仿真表明提出的控制策略能补偿谐波电流和保持电流源的正弦性。     

基于灰色预测理论的并联型混合电力有源滤波器研究

并联型混合有源滤波器应用于电力系统可以动态抑制电网谐波,但由于有源滤波器控制延时影响而无法进行完全电流补偿。提出采用灰色模型来实现无时延预测控制,并将其应用于并联型混合有源滤波器有效补偿非线性负载中的谐波电流。文中具体分析了并联型混合电力有源滤波器的谐波检测原理、灰色预测控制策略及PWM滞环比较控制策略,在EMTDC平台建立基于灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器仿真模型进行测试,仿真结果表明采用灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器有较好的谐波抑制和无功补偿的性能。     

基于灰色预测理论的并联型混合电力有源滤波器研究

并联型混合有源滤波器应用于电力系统可以动态抑制电网谐波,但由于有源滤波器控制延时影响而无法进行完全电流补偿.提出采用灰色模型来实现无时延预测控制,并将其应用于并联型混合有源滤波器有效补偿非线性负载中的谐波电流.文中具体分析了并联型混合电力有源滤波器的谐波检测原理、灰色预测控制策略及PWM滞环比较控制策略,在EMTDC平台建立基于灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器仿真模型进行测试,仿真结果表明采用灰色预测控制策略的并联型混合有源滤波器有较好的谐波抑制和无功补偿的性能.     

大容量并联有源电力滤波器的模块化控制策略

针对大容量非线性负载谐波补偿问题,提出了基于自适应谐波检测算法的有源电力滤波器(APF)模块化控制策略。自适应谐波检测算法不仅可以抑制非正弦电压对电流检测的影响,而且能够快速跟踪谐波电流。基于容量的比例均流控制策略具有补偿灵活,易于实现冗余控制的优点;当补偿量超过装置容量时,根据自身容量对谐波进行补偿。最后对模块化并联系统进行了稳定性分析。理论分析和仿真结果表明,所提出的APF模块化控制策略适合于大容量谐波补偿,并且可以提高系统的稳定性和安全性。     

一种用于电压源型非线性负载谐波补偿的新型SAPF控制策略

并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter,SAPF)在补偿电压源型非线性负载时,存在负载谐波电流放大效应,且谐波补偿效果较差。针对上述问题,提出一种应用于电压型谐波源的新型SAPF控制策略。该策略采用负载谐波电流与公共连接点(PCC)谐波电压共同控制SAPF输出谐波补偿电流。理论分析和实验结果表明,所提新型S A P F控制方法,能够有效抑制负载谐波电流放大,改善SAPF对电源型非线性负载的补偿效果。     

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.     

一种并联混合型电力滤波器控制策略

针对由并联电容器与有源电力滤波器组成的混合补偿系统所存在的稳定性问题,对混合系统的电流检测方法做了稳定性分析,提出了一种检测负载电流加电网电压的新型控制策略,该策略通过检测电网侧的谐波电压发出相应的谐波电流,改变系统的谐波阻抗而使系统的稳定性得到改善.并分析了此控制策略对有源电力滤波器的容量影响.经过理论分析和实验验证,此控制策略可以有效提高混合补偿系统的稳定性.     

并联型有源滤波器的自适应无源性控制方法研究

针对有源滤波器电流谐波分量检测复杂,且在非线性负载变化时出现电源电流畸变的现象,基于非线性控制理论,从能量平衡关系出发,提出了新型的有源滤波器控制方法。利用本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现直流侧电容电压的补偿控制,在非线性负载时变未知情形下,确保系统稳定的同时,实现谐波电流的精确计算与跟踪。基于此,将PBC方法与自适应控制相结合,实现线路参数与负载变化时参考谐波电流的准确跟踪,并有效抑制由电阻、电感变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析并联型有源滤波器的控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器(ACMI)的串联混合有源电力滤波器(SHAPF)及其控制策略.其中,ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长,N个单元逆变器的级联可以输出3N电平的阶梯波电压.该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源,用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能.与传统SHAPF相比,该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点.数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性.     

三相四线制下串联混合型滤波器的研究

提出一种应用于三相四线制的串联混合型滤波器结构及相应的基波电流控制策略,无需对谐波进行检测,且可使有源滤波器对各次谐波电流呈较大的阻抗,而对流过的基波电流无影响。同时设计了负反馈控制电路,解决了系统的稳定性问题。阐述了串联混合型滤波器的滤波原理与控制方法。应用MATLAB软件对三相四线制电力系统进行了仿真研究,结果表明所提出的控制策略是正确的。整套装置具有结构简单、检测方便、滤波效果好、系统稳定的优点。     

Globally Stable Control of Three-phase Three-wire Shunt Active Power Filters

This paper proposes a new control strategy for three-phase three-wire shunt active power filters. The idea in this strategy is to form an energy-like Lyapunov function in terms of the active filter states and then determine the control law that makes the time derivative of the Lyapunov function always negative for all values of the states. It is shown analytically that a globally stable control is possible. The references for the active filter currents are obtained by subtracting the measured load currents from the generated source current references. The amplitude of the source currents is adjusted by employing a proportional-integral regulator in the voltage control loop. Matlab simulations are performed for a nonlinear load drawing quasi-square-wave currents from the mains. Simulation results show that the Lyapunov function-based control strategy not only eliminates the load current harmonics successfully, but also exhibits excellent transient response during large load variations.     

并联混合型有源滤波器在含分布式电源配网中的控制策略研究

随着配电网中分布式发电的发展,研究并联混合型有源滤波器(SHAPF)一类的设备受到的分布电源影响以提高供电质量,已成为当前研究的重点。文章对分布式电源带来的谐波电压注入、并网连接阻抗波动、频率波动问题对配网中的并联混合注入式有源滤波器(SHIAPF)的控制特性的影响进行了分析,并在对比了SHIAPF四种单指标控制策略的优劣后,提出了一种综合考虑负载谐波电流和电网谐波电流的复合控制策略。该控制策略能有效抑制分布式发电带来的各种波动对SHIAPF控制性能的影响,其有效性已被仿真与模拟实验所验证。     

Converter-connected distributed generation units with integrated harmonic voltage damping and harmonic current compensation function

The steadily growing share of converter-connected distributed generators, combined with a large amount of nonlinear and unbalanced loads connected to the electric power system, has led to a degraded power quality. Both harmonic voltage and harmonic current distortion may cause many unfavourable effects on the power system. However, the converter-connected distributed generators can be redesigned to have a positive effect on the distortion of the grid voltage. Two different approaches can be discerned. At the one hand, distributed generation units can be controlled to synthesize a resistive load for harmonic voltage components. This approach is called harmonic voltage damping. At the other hand, if the polluting current of an adjacent nonlinear load is measured and added to the control loop, the converter-connected distributed generator is able to compensate all harmonic current components of the nonlinear load. This approach is referred to as harmonic current compensation. In this paper, a control strategy for a converter-connected distributed generator is extended with a harmonic voltage damping function and a harmonic current compensation function. Experimental tests show that the voltage distortion of the grid voltage can be significantly improved.     

基于无互联线控制的电子电力变压器并联技术

提出一种新的电子电力变压器(EPT)无互联线并联控制策略.所提出的控制策略基于功率下垂控制理论,由有功功率均分控制回路和无功功率均分控制回路2部分组成.为了抑制输出电压的相位偏差,在控制回路中增加了输出电压相位同步控制回路;为使系统在线性和非线性负载条件下都能获得好的功率均分性能,在控制回路中增加了谐波电流控制回路;为改善系统的动态响应特性,增加了微分控制环节;为分析系统的稳定性和动态性能,方便控制参数的设计,建立了系统的小信号模型.仿真结果表明,所提出的控制策略获得了好的功率均分性能和电压调制特性,具有良好的动态响应特性,且在非线性负载条件下也获得了较好的均流特性.     

基于Lyapunov函数的NPC型三电平SAPF非线性控制策略

传统并联型有源滤波器(SAPF)的控制方法只能实现电网平衡时的控制,且在负载发生变化时补偿效果不理想。针对这些问题,选取三相四线制系统下中性点钳位(NPC)型三电平SAPF作为研究对象,提出了基于Lyapunov函数的非线性控制方法。首先,建立了被控对象在dq0坐标系下的数学模型;针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略。同时,从稳定性的角度出发,选取合适的控制参数,保证线路参数变化时平衡/不平衡电网下系统的稳态和动态性能;其次,针对直流侧电压不平衡问题,采用基于电荷平衡原理改变空间矢量脉宽调制算法中正负小矢量作用时间的控制方法,维持直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,利用Simulink软件仿真和实验验证将所提出的基于Lyapunov函数的非线性控制器用于NPC型三电平SAPF的可行性和优越性。与传统的比例—积分控制相比,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器

针对大量使用的三相不可控整流桥,提出了一种新型的基于单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器,该滤波器串联在整流桥和谐波源负载之间,只需要工作在电压电流2个象限,仅处理部分功率,不需要进行复杂的谐波检测计算,通过简单的控制即可实现对谐波电压和无功的同时补偿。文中详细分析了该滤波器的工作原理,通过理论推导,建立了单周控制实现方程。理论分析和仿真结果表明,该单周控制的三相直流侧串联型有源电力滤波器谐波电流跟踪效果好、动态性能优良,能有效补偿整流桥非线性谐波源。     

A novel control method for series hybrid active power filter working under unbalanced supply conditions

In this paper a new control algorithm for a Series Hybrid Active Power Filter (SHAPF) is proposed. With the proposed control algorithm, the series active power filter simultaneously compensates for source voltage unbalance and source current harmonics generated by non-linear loads. The proposed control algorithm is based on the generalised instantaneous power theory where the instantaneous inactive power is represented as a second order tensor. The reference voltage is directly associated with three-phase instantaneous voltages and currents and are separated in three-phase co-ordinate systems. Therefore, the calculation of the compensation reference voltage is much simpler than the other available control algorithms. It can be applied for both voltage and current harmonic generating loads connected across balanced and unbalanced source voltages. The mathematical formulation of the proposed control algorithm with its applications to SHAPF is presented. The validity of the proposed control algorithm is verified with extensive experimental study and results are reported.     

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).