多电平变换技术在有源电力滤波器中的应用

多电平变换器能产生多阶梯、低失真电压波形,特别适合于大功率高电压场合,具有开关损耗小、效率高、低EMI等优点,且已经在功率因数校正和有源电力滤波器等方面得到了大量的应用。故在介绍多电平原理的基础上,对单相、三相三线制和三相四线制多电平有源电力滤波器的工作原理、控制方法和特点进行介绍。     

高压大容量有源电力滤波器并联运行研究

由于功率器件耐压水平和载流能力的限制,传统有源滤波器难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿.本文提出一种有源电力滤波器,它由几个采用二极管钳位型多电平拓扑结构的滤波器模块组成.该滤波器模块采用多电平拓扑结构,很适合于匹配高电压等级,而且当补偿量超出实际输出容量时,能根据自身容量对电网谐波进行抑制.这种有源滤波器通过并联几个滤波器模块充分抑制电网谐波,使得每个滤波器模块不需要很大容量,运行独立灵活,解决了容量灵活扩充的问题.除了对该有源滤波器进行理论分析,本文还对其闭环控制策略进行研究.理论分析和仿真结果表明,所提方案很适合应用于高电压、大容量谐波补偿.     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

级联混合型有源电力滤波器的仿真研究

高电压等级电力系统中,大容量有源电力滤波器的谐波抑制性能主要受主电路开关器件耐压水平和工作频率的限制.提出一种由有源级联多电平逆变器和无源单调谐滤波器构成的混合型有源电力滤波器主电路拓扑结构以及该混合型装置主要参数的设计方法.由于无源滤波器的存在,稳态运行时,可以大幅降低有源部分的容量和耐压水平,同时分析了该混合型装置绝大多数基波电压由无源部分承担的原因.此外,有源部分级联结构的应用可以降低单个开关器件的耐压水平,获得较高的等效输出频率.对级联混合型有源电力滤波器主电路及其控制系统进行仿真,仿真结果验证了所提方案的特点以及良好的补偿效果.     

单相级联H桥APF载波相移梯形波脉宽调制与电容电压平衡控制方法

针对电气化铁路谐波污染的电能质量问题,将载波相移梯形波脉宽调制CPS-TPWM(carrier phase-shifted trapezoidal wave pulse width modulation)策略引入到单相级联H桥多电平有源电力滤波器APF(active power filter)中,同时在单相级联多电平有源电力滤波器直流侧电容电压控制上采用内外层控制策略,以提高直流侧电压的均衡性和稳定性。结合数学分析,搭建3个单元模块的单相级联H桥多电平APF主电路和控制系统进行仿真验证。结果表明:所提方法能够有效抑制电气化铁路中的谐波电流,并且能提高各单元模块直流侧电容电压的稳定性和均衡性。     

一种新颖的三相四桥臂逆变器电流调节方案研究

针对三相四桥臂逆变器现有电流调节方案存在的某些问题，提出了一种改进的基于三雏空间电压矢量的电流调节方案．整个方案仅需三个最高开关频率受限的三电平比较器和相应的电压矢量选择表，实现简单，参数调整方便。文中对其原理进行了理论分析，给出了三相四桥臂逆变器带不平衡负载和作为三相四线有源电力滤波器应用时的仿真结果，验证了其正确性和可行性。     

混合级联多电平高压有源电力滤波器预研

针对高压有源电力滤波器,为了采用级联结构时在相同的级联数目下可以获得更多的电平数,同时提高输出功率等级,并且考虑到开关频率和系统补偿特性关系,采用一种混合级联多电平拓扑结构。该有源电力滤波器由可以等效为电压源与电流源的两部分串联组成,电流源部分为传统的PWM变换器;电压源部分由3个H桥逆变器级联构成,其输出电压的基波分量可以抵消电网电压,因此电流源部分的PWM变换器交流侧承受的电压很低,有功损耗小,从而可以提高PWM变换器的开关频率,从而谐波抑制的效果更好。其控制策略简单,易于实现。作为高压大容量有源电力滤波器预研,在单相电网电压有效值220V条件下,通过MATLAB仿真和实验结果证明了该拓扑的有效性和实用性。     

直流有源电力滤波器的软开关研究

提出了一种基于单周控制理论的直流侧软开关有源电力滤波器,作为谐波补偿器并联在逆变器直流侧,提供负载所需的谐波电流,使电源电流与电源电压同相同频,同时使其直流输出电压恒定,为下一级电路提供平滑的直流电压;另外,对有源电力滤波器中的主开关实现零电压开通,同时利用有源箝位技术避免了开关管过高的电压应力。与一般的PWM硬开关有源电力滤波器相比,该方法不仅减小了开关管的功率损耗,提高了系统效率,而且便于有源电力滤波器的大容量应用。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

单相H桥级联型有源电力滤波器的控制方法

单相有源电力滤波器（APF）能够补偿由单相电力电子设备产生的谐波。在借鉴三相APF和瞬时无功功率理论知识的基础之上,推导出了适合单相系统的谐波检测和直流侧稳压控制方法。采用H桥级联的电路拓扑结构,运用倍频载波移相调制技术来控制开关管的通断。使单相APF能够应用于高压和大容量的环境。通过PI控制和重复控制的双闭环控制策略来实现逆变器对谐波信号的无静差跟踪,仿真实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

并联混合有源电力滤波器的关键技术研究

提出并实现了一种新型的并联混合有源电力滤波器(PHAPF)结构及其控制策略,即在一个低容量三相APF的逆变器交流输出侧串接LC 7次串联谐振无源滤波器.LC的存在大大降低了逆变器所承受的基波电压,与传统并联有源滤波器相比,有源滤波器的容量可大大降低.通过数字控制对三相电网电流矢量在d,q坐标系下进行投影变换,实现谐波和无功电流的精确提取与控制.对20 kVA PHAPF的仿真分析和实验结果均证明所提方法能提高无源滤波器效能,降低有源部分容量和改善整个滤波装置的滤波性能,性价比高且实用性强.     

C型滤波器在混合型有源滤波器中应用及优化

为了在减小有源电力滤波器设计容量、降低成本的同时确保其谐波补偿性能,将C型无源滤波器代替通常的单调谐无源环节与有源滤波器串联,利用其在基波频率时表现出高阻抗,而在谐波频率时表现为低阻抗来承载大部分基波电压,从而可有效地减小有源滤波器的设计容量.通过分析C型滤波器的阻抗频率特性方程,给出了C型滤波器的参数算法及优化过程.仿真及试验结果表明C型滤波器在低于截止频率时表现为电容特性,而在高频段表现出纯电阻特性,90%的电压由C型滤波器承担,系统的总谐波含量THD低于5%,5次和7次谐波基本消除.     

微电网中APF接入位置与容量优化配置方案

探讨了微电网中有源电力滤波器(APF)接入位置与容量的优化配置问题。在建立微电网离散解析模型和连续解析模型的基础上,推导出APF的最优安装位置为线路总谐波网损和电压畸变率最小的节点,其最优容量等于总谐波网损。算例分析表明,采用所提方案可有效改善谐波电压,降低电压畸变率。     

一种改进的PWM方法在APF中的应用

在有源电力滤波器中，直流电压的控制对其补偿效果有重要的影响。由于能量交换以及设备各部分的损耗，直流电压总是存在一定的能量脉动，恶化了谐波补偿效果，传统的增大电容器容量的解决办法增加了装置成本和安装空间。文中以并联有源电力滤波器为例提出一种改进的PWM方法，采用前馈控制消除直流电压波动对变流器输出交流电压的影响，使有源电力滤波器获得了理想的补偿效果。仿真和试验结果证明了该方法的有效性。     

二极管钳位型多电平有源电力滤波器的仿真

由于功率器件耐压水平的限制,传统的2电平拓扑结构有源电力滤波器(APF)难以实现对高压非线性负载的谐波补偿.文中采用二极管钳位型多电平变换器,提出了其作为APF运行的方案.对该APF进行了理论分析,提出一种基于重复预测型观测器的无差拍控制方案.该方案采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可在相同的采样频率下提供更精确的谐波电流预测值,因而可以改善整个系统的控制效果.仿真结果表明该APF适用于高电压及大容量谐波补偿.     

C型混合有源电力滤波器

该文提出一种新型混合有源电力滤波器结构，它将C型无源滤波器和电压源型有源滤波器结合起来，其中有源滤波器不承受基波电压，不负担基波电流且只通过部分谐波电流，输出变压器变比可以小于1，有源滤波器的直流侧电压与系统电压之比较低。在该文给出的复合控制方式下，该混合有源滤波器可以完全补偿指定的若干次负载谐波电流，同时对其他各次谐波电流有部分补偿作用。仿真和实验结果表明该方法中的有源滤波器具有装置容量小，输出电压波形控制简单，滤波效果好，容易实现的优点，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

能量管理系统中发电计划安全校核功能的设计

基于调度生产的实际需求,对能量管理系统中发电计划安全校核的功能设计、关键技术、数据解析等进行了阐述,并对典型断面进行了分析.实际分析表明了该方法的有效性和实用性.     

并联混合型有源电力滤波器的建模

为准确分析有源滤波器的运行特点,根据系统控制策略的需要,在考虑了有源滤波器输出的基础上采用开关函数法建立了并联混合型有源电力滤波器的数学模型,这样可推导出装置在系统中电压与电流的关系用于控制信号的产生。实践表明通过采用这种方法建立的模型对有源滤波器的滤波效果比较明显。     

单相并联型混合电力滤波器中谐波检测量的选取

以单相混合型电力滤波器为对象,讨论了有源电力滤波器(APF)中谐波检测量的选取,即APF电压的不同表达式对混合电力滤波器滤波效果的影响。提出了5种APF电压表达式,这5种方式中后2种情况下都能使系统达到理想的滤波特性,一种是同时检测电网电流、负载电流和连接点处的电压;另一种是同时检测负载电流和连接点处的电压。     

并联型有源电力滤波器直流电容电压的控制

控制有源电力滤波器(APF)直流侧电压为适当值是保证其具有良好补偿性能的一个重要因素,以并联型有源电力滤波器交流和直流侧瞬时功率平衡为基础,对并联型有源电力滤波器直流电容平均电压与脉动电压的变化规律进行研究,分析了它们对并联型有源电力滤波器性能的影响。为了克服这种影响,提出了在补偿电流中注入基波有功电流和增大直流侧电容量控制直流电压稳定的一种方法。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。