四桥臂有源滤波器无差拍控制策略研究

电流跟踪控制策略是影响有源电力滤波器补偿性能的关键技术之一.针对适用于三相四线制系统的四桥臂APF,建立其主电路数学模型,提出一种无差拍电流跟踪控制策略.该控制策略通过在当前采样时刻预测出下一时刻的指令电流值,并计算出参考电压,利用空间矢量脉宽调制算法得到桥臂开关信号,从而达到电流跟踪控制的目的.仿真结果验证了该方法的正确性与可行性.     

有源电力滤波器反馈精确线性化重复控制

提出了三相四线制有源电力滤波器(APF)反馈精确线性化重复控制的电流复合控制策略.通过反馈精确线性化方法得到三相四线制电容中分式APF的可控线性化模型,实现有功电流和无功电流的解耦控制;根据重复控制理论设计基于重复控制的电流控制器.控制方法结合了精确反馈线性化非线性控制与重复控制的优点,改善了控制精度和补偿效果,提高了系统的动态响应速度和稳态性能.     

有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制

提出一种基于精确反馈线性化的有源电力滤波器(active power filter,APF)准滑模变结构复合控制策略,解决了传统有源电力滤波器滑模控制器设计结构复杂及抖振问题。根据三相有源电力滤波器在d-q坐标系下的仿射非线性模型,推导相应的坐标变换矩阵与状态反馈表达式,得到系统精确反馈线性化模型。针对此线性系统设计积分滑模函数,并证明等效控制的存在性与滑模控制的可达性。最终实现了准滑模变结构控制器设计,并给出参数选取范围。仿真与实验结果证明,该复合控制方法结合了精确反馈线性化控制与滑模控制的优点,具有较优的动态控制响应与稳态控制性能。     

一种新型的四桥臂三电平并联有源电力滤波器的空间矢量控制策略

提出一种新型的四桥臂三电平并联有源电力滤波器(APF)的空间矢量控制策略。基于参考电压分解的方法将复杂的开关矢量的选择问题简化为四桥臂两电平APF的空间矢量控制和四桥臂三电平APF的一个开关状态选择2个部分进行解决,从而解决了现有的控制策略普遍存在的计算复杂的问题。所提出的控制策略具有需要的采集量少、易于硬件实现的特点。通过具体仿真计算结果表明所提出的方法控制效果良好,具有较高的实用价值。     

新型三电平三相四桥臂APF矢量模式单周控制策略

提出三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)矢量模式单周控制策略.基于三电平三相四桥臂APF等效开关模型和开关函数的定义,得到该拓扑的有效绝对开关状态表,同时对1个工频周期进行12等份,在每个30°区间对应绝对开关状态表,首先选择出该区间内第4桥臂的开关状态,然后再根据电压大小设定其他桥臂开关状态,以实现将开关模型等效成3-Boost结构,最后建立控制模型得到控制目标方程.依据控制目标方程对三电平三相四桥臂APF进行了仿真和实验研究,研究结果表明基于该控制策略的四桥臂APF能有效地补偿系统谐波和无功电流,补偿性能好,验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

四桥臂APF电流跟踪控制方法研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂电路拓扑结构进行分析。针对传统的三维空间矢量调制方法,首先阐明了其不能用于四桥臂APF电流跟踪的原因。在此基础上,结合三桥臂APF的电流跟踪控制方法,在二维空间矢量控制策略上增加三维坐标垂直坐标轴上的电流跟踪策略,将三维空间矢量划分为12个三棱柱,而非传统的24个四面体,并根据垂直坐标轴分量的正负情况给出了电压,电流矢量的判定方法,得到了三维矢量电流跟踪控制下的输出矢量的选取判定表,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真和实验结果证明了该方法的正确性与有效性。     

配电网三相四桥臂有源电力滤波器控制研究

针对三相四线制配电网中日益严重的谐波和中线电流问题,对并联型三相四桥臂有源电力滤波器(APF)进行研究。提出一种采用基波正序电压提取环节来锁定相位和频率的无锁相环改进检测法,建立了三相四桥臂APF的高频数学模型,采用基于a,b,c坐标系的三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)算法及电压电流双闭环策略进行控制。最后,对提出的控制策略进行了实验研究,实验结果验证了其正确性和有效性。     

空间矢量和神经网络控制四桥臂APF电流

提出了一种三相四桥臂有源滤波器(APF)的混合控制方法,即将四桥臂变流器控制分为三相主功率桥臂和第四桥臂控制两部分,前者采用矢量电流跟踪控制策略,同时,对第四桥臂负载零序电流的跟踪控制,采用神经网络控制器代替滞环比较器,不仅和滞环比较器一样简单可靠、实时性好,同时也避免了滞环控制造成的系统开关频率不固定,稳定性低等缺点。最后进行了仿真,结果表明效果良好。     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

四桥臂APF三维空间矢量电流跟踪控制研究

为解决三相四线制不对称电网系统的谐波污染问题,通过对三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的电路结构进行分析,并与三桥臂APF的电流跟踪控制方法进行对比,提出了一种改进型的三维空间矢量电流预测方法,实现了四桥臂APF对谐波电流的有效补偿。仿真实验的结果证明了该方法的正确性与有效性。     

四桥臂有源电力滤波器双闭环控制策略

提出一种由重复控制电流外环和基于PI控制的电流内环构成的双闭环控制策略,以改善三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的动态响应速度并提高谐波电流补偿增益。给出了电流双闭环控制策略的设计原理,对控制系统的稳定性进行了详细分析。进一步提出一种零序电压线性控制脉宽调制策略,以解决传统三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)策略计算复杂的问题。推导了N桥臂开关管占空比与参考电压零序分量之间的线性关系,并由此得出桥臂开关管占空比的表达式。通过仿真和实验验证了所提闭环控制策略的正确性与有效性。     

四桥臂有源电力滤波器直流侧电压控制研究

四桥臂有源电力滤波器(APF)可以解决三相四线制系统谐波和不平衡问题,主电路参数及直流侧电压控制直接影响APF的补偿性能。本文基于四桥臂APF数学模型,给出了直流电压参数的选取依据;分析了三相四线制APF交直流侧能量交换的特点,基于此确定了四桥臂APF的直流侧电压控制方案;建立了直流侧电压控制环数学模型,并对控制器进行了设计。通过仿真和实验验证了直流侧电压选取的合理性以及控制方案的可行性。     

LCL并网滤波器的非线性阻尼控制

为提高LCL滤波并网变换器的控制性能,提出一种基于反馈线性化的LCL并网滤波电路级联非线性有源阻尼控制策略。该策略在三相LCL滤波并网变换器的仿射非线性模型基础上,采用级联的状态反馈线性化非线性控制方法,通过变换器网侧和桥臂侧有功电流、无功电流的全局线性化精确解耦控制,实现LCL滤波器的有源阻尼。所提非线性级联控制策略可消除LCL滤波电路的谐振尖峰,提升并网变换器的整机控制性能。仿真和实验验证了该控制策略的正确性和可行性。     

基于精确反馈线性化的Buck开关变换器定频PWM滑模控制

基于非线性微分几何理论,提出了一种基于精确反馈线性化的定频PWM滑模变结构控制策略.应用脉冲波形积分法建立电感电流连续(CCM)开关变换器的仿射非线性系统模型;在满足精确反馈线性化条件下,采用状态反馈精确线性化方法,推导了非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,实现了变换器的线性化.以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,采用指数趋近律设计了滑模控制器.仿真结果表明:该方法不但比传统PI控制具有更好的稳态特性、更快的响应速度、更强的抗干扰能力,而且优于基于微分几何的最优控制策略.     

基于单周控制三相四线制APF的研究

以四桥臂三相四线制有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对APF中畸变电流检测的快速实时响应问题,研究APF的单周控制原理与控制策略,提出三相四线制APF的单周控制模型.在分析单周控制四桥臂三相四线制APF开关周期平均模型的基础上,推导出单周控制的关键方程,该方程组描述了在CCM运行模式下电源电流、开关占空比与电压调节器输出电压3个量之间的关系.基于该方程组的一个最简解,建立了单周控制电路模型.最后设计单周控制APF,并对其进行了仿真及实验研究.实验结果表明,该方法实时性好,控制电路结构简单、动态特性好.     

基于ADALINE的有源电力滤波器预测电流控制策略

为有效补偿有源电力滤波器(APF)的控制延时,提出一种基于自适应线性神经元(ADALINE)的APF预测电流控制策略。该策略通过ADALINE预测下一控制周期的参考电流,根据两相静止坐标系下APF系统模型确定参考电压,利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,使APF输出电流快速、准确地跟踪参考电流。仿真与APF样机上的实际运行结果表明,和采用传统无预测算法的SVPWM方法相比,采用本文提出的预测电流控制策略,APF的稳态补偿精度和动态跟踪性能均明显提高。     

有源电力滤波器容错控制研究

针对有源电力滤波器(APF)主电路中。IGBT易出故障的问题,提出了容错型三相四开关APF。介绍了新型容错拓扑的结构,并分析短路故障和开路故障下如何进行故障隔离与拓扑切换。由于每个桥臂故障后的容错结构,采用传统方法实现空间矢量脉宽调制(SVPWM)时较复杂,对比提出了相应的改进算法,并对比3种桥臂故障情况,进行了算法简化的理论分析。搭建容错型三相四开关APF实验平台,实验表明该容错控制方案可行。     

基于反馈线性化滑模变结构的直驱式风力发电机组非线性控制研究

为了能够从气流中获得最大可用能量,在额定风速以下时,需要对风力机组进行最大风能捕获控制,使风力机运行于最佳叶尖速比。基于输入输出反馈线性化方法,建立了永磁直驱式风力发电机组全局精确线性化模型;针对反馈精确线性化未考虑系统的不确定因素,结合滑模交结构方法,以风力机转速为反馈变量,电网负载电阻为控制变量,设计了风力机组的最大风能捕获控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略在阶跃风速情况下转速响应上升时间短,无超调现象,输出功率能够及时跟踪最大捕获功率;在随机风速扰动以及变负载情况下,与传统反馈精确线性化并结合零极点配置法相比,能够对叶尖速比和风能利用系数进行精确控制,证明了控制方法的抗干扰性和鲁棒性。     

应用微分几何理论的三相并联型有源电力滤波器解耦控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)由于其突出性能已被证明是谐波抑制的有效手段之一,然而APF主电路为电压源逆变器(voltage source inverter,VSI),是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以建立精确的数学模型,从而给控制器设计及应用带来困难。该文基于微分几何理论提出一种状态反馈精确线性化方法,推导出非线性坐标映射以及非线性反馈变换方程,将APF系统精确线性化,最终实现三相并联电压型APF有功、无功解耦控制器的设计。最后使用Matlab进行仿真并基于DSP和FPGA构成的双微处理器结构设计控制器进行了实验,仿真及实验结果表明,该控制策略能较好的实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下,同时给出数字PI控制的实验结果作为比较。     

一种新型APF直流侧电压控制策略

针对有源电力滤波器(APF)直流侧电压控制存在的超调与静差问题,提出一种基于自抗扰控制器的新型APF直流侧电压控制策略,对APF交直流两侧功率交换进行建模,分析dq坐标系下有功分量变化对于直流侧电压的影响。利用参数自适应PI控制器取代安排过渡过程中常用的跟踪微分单元,设计二阶扩张状态观测器并对误差反馈单元进行线性化处理。经过仿真与实验验证,本文所提控制策略可有效解决APF直流侧电压控制存在超调与静差问题,并有效提高系统的响应速度与鲁棒性,具有广阔的应用价值。