三电平有源电力滤波器的谐波跟踪控制算法研究

在高压系统对谐波治理需求不断增加的背景下,基于三电平逆变电路的有源电力滤波器得到了迅速发展,人们对三电平有源电力滤波器的谐波电流跟踪补偿技术的研究越来越重视。针对目前常用的基于电压定向PI整定控制法存在PI参数难以整定、动态控制性能不理想等不足之处,提出基于情感智能控制的谐波电流跟踪控制算法,利用情感智能控制的PI参数自矫正能力和变结构特性来克服上述问题。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,该控制算法使三电平有源电力滤波器的输出纹波较小,谐波含量低,具有较优的动、稳态性能。     

串联混合型有源电力滤波器的无源滤波器简化设计

串联混合型有源电力滤波器由于成本低、滤波效果好,降低了谐振发生的可能性而受到广泛的关注。目前国际上研究的串联混合型有源电力滤波器主要有4种:并联无源和串联有源的组合系统,基于正弦电流控制的串联型有源滤波器,基于基波磁通补偿的有源滤波器和一种新型串联混合型有源电力滤波器。该文首先综述这4种串联型有源滤波器的特点,给出其谐波阻抗的区别。根据各自谐波阻抗的特点,特别是基于基波磁通补偿的有源电力滤波器和一种新型串联混合型有源电力滤波器的谐波阻抗非常大的特点,得出其中无源滤波器可以简化设计的结论,提出3种典型的简化设计方案,给出这3种无源滤波器简化设计方案的具体应用场合。该无源滤波器简化设计方案可以减少成本,大大降低系统设计的复杂性。采用2种典型谐波源的实验结果证明这3种无源滤波器简化设计的合理性。     

基于自适应智能控制的混合有源电力滤波器复合控制

在考虑了有源滤波器的输出滤波器的基础上，建立了并联混合型有源电力滤波器的电气模型，提出了一种基于自适应智能控制的混合有源电力滤波器复合控制方案。其中对谐波电流比例系数采用神经元自适应PID控制算法，根据电网参数的变化自动调节PID控制器的参数：对谐波电压比例系数则采用基于自适应神经网络的解耦控制，仿真和工程应用都表明采用这种复合控制混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。     

电流源控制策略在并联混合有源滤波器中的应用研究

在混合有源电力滤波器中,采用电流源控制方式可比电压源控制方式获得更好的滤波性能,但由于采用常规电流源控制方式不能迫使无源滤波器部分承担电网基波电压,因而不能有效降低混合有源滤波器中有源部分的容量。研究一种通过在指令电流中加入适当基波分量,迫使混合有源滤波器中的无源滤波器部分承担电网基波电压的方法,将电流源控制策略应用于并联混合有源电力滤波器。研究结果显示,这种方法可以有效改善混合有源电力滤波器的性能。     

有源电力滤波器在电能质量控制中的应用

有源电力滤波器是治理谐波，改善电能质量的有效措施。本文对有源电力滤波器的工作原理，及其不同接线方式的特点和适用范围进行了综述。比较了几种有源电力滤波器以及无源滤波器的组合方案，分析了各自的优缺点。最后，对有源电力滤波器的应用前门进行了展望。     

大容量有源滤波器的拓扑结构分析

为提高有源电力滤波器的容量并改善其补偿性能,从现有各种大容量有源电力滤波器的拓扑结构入手建立其数学模型,分析了各种结构的补偿原理并比较了它们的性能特点。研究结果表明:有源无源混合滤波器较适合于已安装了无源滤波器的场合,级联型多电平结构较适合于大容量的有源电力滤波器且该结构也是未来有源滤波技术发展的主要趋势。     

混合型有源电力滤波器结构和控制算法的研究与实现

讨论了混合型有源电力滤波器的设计思路及实现方案。混合型有源电力滤波器由无源补偿器和有源滤波器共同组成,采用了混合控制补偿的方法,实现了宽范围、大容量、动态补偿的设计要求。同时,其基于DSP的高性能数字化控制平台,改进的控制算法,优化的控制策略,大大提高了补偿设备的实时性及补偿的效率和质量。     

混合型有源电力滤波器结构和控制算法的研究与实现

讨论了混合型有源电力滤波器的设计思路及实现方案。混合型有源电力滤波器由无源补偿器和有源滤波器共同组成,采用了混合控制补偿的方法,实现了宽范围、大容量、动态补偿的设计要求。同时,其基于DSP的高性能数字化控制平台,改进的控制算法,优化的控制策略,大大提高了补偿设备的实时性及补偿的效率和质量。     

一种串联型有源电力滤波器单周控制策略的建模与仿真研究

有源电力滤波器的单周控制方法是一简单、快速有效的控制方法。单周控制用于有源电力滤波器控制的研究,主要集中在并联型有源电力滤波器的控制中。笔者提出了一种基于电流源型变换器的单相串联型有源电力滤波器的单周控制方法。通过对主电路的分析,导出了用于串联型滤波器单周控制的数学模型,建立了单周控制关系。在理论分析的基础上,进行了仿真研究,结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

基于PCHD模型的MMC-APF无源控制策略

为解决无源滤波器和传统有源电力滤波器在谐波补偿精度和应用范围方面的缺点,选择基于(Modular Multilevel Converter,MMC)的有源电力滤波器为研究对象,同时利用MMC-APF的无源性提出一种基于端口受控耗散哈密顿(Port-controlled Hamiltonian with Dissipation, PCHD)模型的非线性无源控制策略(passivity-based control, PBC)。首先通过MMC-APF系统的数学模型推导出基于PCHD的无源模型;然后利用互联法和阻尼分配法设计了相应的无源控制器;最后通过子摸块电容、环流控制、无源控制得到系统调制信号。仿真结果表明,设计的基于PCHD模型的PBC策略能够将系统控制在较低的谐波标准下,相较于传统PI控制策略具有更好的谐波补偿性能和更快的响应速度。     

基于DSP的有源电力滤波器的实现

为了将自抗扰控制算法应用于有源电力滤波器,研究了基于DS1104控制板的并联型有源电力滤波器的硬件设计和控制算法实现问题。选定智能功率模块(IPM)为有源电力滤波器的主电路之后,给出了系统硬件的总体结构和布局。采用DS1104控制板,可以直接利用MATLAB/Simulink软件,设计系统的自抗扰控制框图,并能将控制框图自动转换成源代码,下载到DSP中运行,实现系统的自抗扰控制。实验结果验证了硬件实现方式的正确性,并且由于DS1104的卓越性能和友好的工作界面,可以简化系统的实现、降低设计成本。     

有源电力滤波器控制方法综述

谐波问题日益严重,有源电力滤波器(APF)是补偿电力系统谐波及无功功率的重要装置,其控制方法对其性能有很大的影响。因此,提出了许多有源电力滤波器的控制方法。简要介绍了单周控制、滞环电流控制、空间矢量调制、无差拍控制、滑模控制、重复控制、预测控制、模糊控制、自适应控制、迭代自学习控制、无源性控制、人工神经网络控制在APF中的应用,进行对比分析,指出它们各自的优缺点及一些改进的方案,并展望了未来控制方法的发展方向。     

容量限制控制策略应用于有源滤波器的研究

为了解决非线性负载容量日益增加的问题,提出了一种能根据自身容量补偿谐波电流的有源滤波器。当检测谐波电流超出滤波器自身容量时,该滤波器可根据自身容量用优化方式输出补偿电流。这种设计使整个有源电力滤波器系统即使在过载情况下也工作得很好,解决了有源滤波器容量灵活扩充的问题。理论分析和仿真结果均证明了其有效性。     

有源电力滤波器闭环控制算法研究

有源滤波器是电力系统谐波补偿的新型解决方案.现有的有源滤波器多采用开环控制算法,谐波补偿性能受参数不确定和干扰的影响较大.在讨论了延时稳定性等并联型有源电力滤波器闭环控制算法设计的关键技术基础上,扩展了RDFT(Real Discrete Fourier Transform)组合选频滤波器并证明了其数学性质,提出了基于此算法与重复控制原理的闭环无差控制算法.PSCAD/EMTDC仿真实验表明,该算法可以实现对多个指定频率的谐波进行稳态无差的补偿.     

智能控制方法应用于APF的综述与展望

随着计算机技术和芯片技术的发展,智能控制方法将逐步进入实用化阶段。将智能控制方法用于控制有源电力滤波器(active power filter,APF)可大大提高APF的各项性能。文章对模糊控制、人工神经网络、遗传算法等智能控制方法及其与其它方法结合构成的复合控制方法在APF中的应用现状进行了综述,比较和总结了上述控制方法的优缺点及存在的问题,并对智能控制方法应用于APF的发展方向进行了展望,指出将智能控制方法和非线性控制方法相结合,实现对APF的控制会是一个较有前途的发展方向。     

Passivity‐based sliding mode control for nonlinear systems

Passivity with sliding mode control for a class of nonlinear systems with and without unknown parameters is considered in this paper. In fact, a method for deriving a nonlinear system with external disturbances to a passive system is considered. Then a passive sliding mode control is designed corresponding to a given storage function. The passivity property guarantees the system stability while sliding mode control techniques assures the robustness of the proposed controller. When the system includes unknown parameters, an appropriate updated law is obtained so that the new transformed system is passive. The passivation property of linear systems with sliding mode is also analysed. The linear and nonlinear theories are applied to a simple pendulum model and the gravity‐flow/pipeline system, respectively. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

多台并联型APF联合补偿协调控制

针对大容量有源电力滤波器(active pow er filer,APF)实际应用困难,从参考电流角度提出截断限流策略,确保多台APF联合运行的安全可行。根据APF补偿极限,提出补偿容量按比例分配的原则,达到大容量APF多补偿,小容量APF少补偿的目标。设计了由上层控制器进行协调控制的APF投切控制策略,保证能根据实际负荷谐波电流投切APF。最后,通过大量的仿真验证了截断限流补偿和补偿容量按比例分配的有效性,以及协调控制策略在多台APF联合运行中的可行性。     

注入式混合有源滤波器的三重滑模变结构控制

有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)电流跟踪控制方法的优劣直接影响其谐波治理效果.首先建立了一种新型注入式混合有源滤波器(Hybrid Active Power Filter,简称HAPF)的数学模型,同时针对控制参考信号为周期量这一特征,结合传统滑模变结构控制算法快速性好和递推积分PI控制算法无稳态误差的优点,引入递推积分PI控制算法的控制量作为离散滑模变结构控制器的等效控制,提出了一种三重滑模变结构控制算法.通过仿真,从算法的跟踪速度和控制精度方面,将三重滑模变结构控制算法与传统滑模变结构控制算法以及单一的递推积分PI控制算法进行了比较分析.实验结果证明了该算法的正确性和有效性.     

基于相移控制的有源电力滤波器延时补偿策略

为了满足谐波治理的要求,基于数字控制的电力有源滤波器应用越来越广泛.但是数字控制固有的处理延时导致有源滤波器的补偿性能受到很大的影响.在对有源滤波器数字控制各个模块分析的基础上,提出了一种基于相移控制的延时补偿策略.这种方法的主要思想是充分利用前一采样周期的计算数据,缩短当前采样周期的谐波信号处理时间,进而减小延迟时间,提高滤波器的补偿性能.整个谐波处理方法基于瞬时无功理论.延时补偿策略简单、有效,易于工程实现.在一台50kVA三相四线并联型有源滤波器上进行了实验验证,并把这种方法应用在TMS320LF240和TMS320F2812两个不同的控制平台上进行了性能比较.实验结果证明了该方法的有效性.     

改进直流侧串联型有源电力滤波器的滑模控制方法

针对广泛应用的整流类负荷的谐波治理,提出一种基于滑模控制的改进型直流(DC)侧串联型有源电力滤波器(APF)。这种DC侧APF与传统的DC侧APF相比,调压范围更广,且2个全控开关工作在同一频率下,控制和驱动电路得到简化。同时滑模控制是一种非线性控制方法,具有控制结构简单,对外界干扰鲁棒性强,且动态响应速度快等优点,已广泛用于电路结构随开关管状态变化的变换器中。该文将此控制用于该DC侧APF中,针对控制目标,建立了降阶的滑模面,并应用等效控制理论分析了滑模控制的存在和稳定条件。仿真结果证明了这种非线性控制具有较好的抗扰动能力和较快的反应速度,也证明了该理论分析的正确性。