并联混合型有源滤波器的结构及其控制方法

针对工业负荷大容量无功补偿和谐波抑制的要求,提 出一种串联谐振注入式有源滤波器结合并联型无源滤波器 的混合式滤波和无功补偿装置.详细讨论了装置的结构和 滤波原理,同时通过对系统波特图的分析得出装置需要进 行分频控制的结论.以此为基础,提出一种基于广义积分 的模糊PI分频控制方法,介绍了其详细实现过程,并与其 他控制方法进行了比较,仿真实验和应用表明,该方法能 够有效地实现混合补偿装置的分频控制,在各方面都具有 一定的优势.     

应用于变电站的D-STATCOM综合控制方法研究

针对冲击性负荷工作的时段性特点,配网静止无功发生器D-STATCOM要在电力系统中推广应用必须同时具备冲击性负荷补偿和稳态调压的功能。为实现这一目的,提出一种适合于变电站应用的D-STATCOM综合控制方法。先通过冲击性负荷工作状态判断,确定采用稳态调压还是负荷补偿控制方式。若采用稳态调压方式则通过与变电站投切电容支路形成良好配合,实现限值范围内的电压调整。若采用负荷补偿方式则通过实时的限值判断确定无功与各次谐波电流的补偿重点,以基于瞬时无功功率理论的电流检测方法为基础,结合直流侧电压的直接PI控制算法和补偿电流的增量迭代式广义积分控制算法实现基波与各次谐波的分频控制。控制方法易于工程实现,D-STATCOM可实现多种功能,有利于提高装置的性价比。现场应用证明了装置的有效性。     

考虑系统稳定性的级联H桥有源滤波器控制策略研究

系统内的无功补偿电容器会改变电网的阻抗特性,从而和有源滤波器的阻抗在某些频率下相匹配,引发谐振,导致系统失稳.论文针对这一问题,以基于级联H桥拓扑的有源滤波器为应用对象,提出了兼顾滤波和无功补偿的协同控制策略,在滤波的同时取代并联电容器进行无功补偿,以确保系统的稳定运行.该控制策略为了补偿谐波电流,在旋转坐标系解耦控制中的电流内环引入准比例谐振控制器;为补偿无功,采用PI控制器产生q轴基波电流,叠加在q轴谐波电流上来实现.最后,基于考虑并联电容器的电网阻抗和滤波器阻抗进行了系统稳定性分析,根据阻抗稳定性理论论证了为确保系统稳定,让有源滤波器取代并联电容器进行无功补偿的必要性.基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明了所提控制策略的有效性和可行性.     

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

具有谐波分频补偿功能级联静止同步补偿器

传统的静止同步补偿器功能(STATCOM)较为单一,特别在大功率领域主要以补偿无功或稳定电压为主,提出一种谐波分频补偿技术,能够在动态无功补偿的同时实现20次以内的谐波治理,解决了目前大功率领域中无功与谐波不能综合补偿的问题。此外,给出了装置基于平均开关法的数学模型,在此基础上实现有功和无功电流的解耦控制。该补偿器采用8级级联H桥结构,配合载波移相SVM技术运用,装置最大可实现17电平的电压波形,电流电压利用率高且易于数字化实现。最后,仿真和实验结果表明,基于谐波分频控制技术的6 kV级联同步补偿器能够在实际电网中,以较低的开关频率,准确、有效地实现无功功率与谐波的综合补偿。     

混合型有源电力滤波器的复合电流控制策略

针对电网中非线性负载引起的谐波问题,提出了一种并联混合有源电力滤波器结构。基于此拓扑结构,建立了其数学模型,并设计了基于PI控制策略的电流控制器。针对传统PI控制方法补偿精度受带宽制约,补偿效果不理想的问题,提出了基于重复控制的电流双闭环控制方法,并设计了双闭环电流控制器。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精度,能够有效补偿由非线性负载引起的谐波电流。补偿后电网电流THD降低到5%以下,波形近似于正弦波。     

牵引变电所无功谐波综合补偿方案研究

针对牵引供电系统的特点,提出了一种利用混合补偿器进行牵引变电所无功和谐波综合补偿的新方案.混合补偿器由有源滤波器、无源滤波器及一种新型的可调无功补偿装置构成,其特点是有固定的滤波通道且初期投资较少.分析了该可调无功补偿装置的工作原理,讨论了谐波及无功电流检测方法与混合补偿器的控制策略.以某实际的牵引变电所为对象,利用MATLAB提供的Simulink仿真平台建立了仿真模型,仿真结果表明所提出的综合补偿方案有良好的无功、谐波补偿效果.     

有源电力滤波器的控制策略综述

随着电力电子装置的广泛应用,大量的谐波和无功电流注入电网,引起电网污染,造成电能质量问题日益严重.有源电力滤波器(active power filter,APF)是补偿电力系统谐波及无功功率的重要装置,其控制的实时性和准确性是实现有效补偿的一个关键.介绍了几种适合于有源电力滤波器的谐波电流检测方法和补偿电流控制策略的基本原理,进行了对比分析,并指出了它们各自的优缺点.控制策略的不断发展可使有源滤波器获得更好的性能和更广泛的应用.     

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.     

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。     

铜电解整流装置用并联混合型有源电力滤波器

为解决铜电解装置运行时产生的电网谐波污染和低功率因数问题,提出了在10kV侧安装并联混合型有源电力滤波器进行谐波抑制和无功补偿的综合补偿方案并介绍了混合滤波器的系统构成,混合型有源滤波器的无源部分由滤除11、13次谐波,同时补偿无功功率的11、13次两个无源支路构成。有源部分采用注入式拓扑结构,用来动态滤除11、13次以外的其它次谐波。有源部分对改善无源部分的滤波性能和抑制无源部分与系统等效阻抗之间的谐振发挥了重要作用。给出的现场运行结果表明:研制的并联混合型有源电力滤波器能有效的抑制谐波和进行无功补偿。     

一种基于单位功率因数控制的有源电力滤波器

为解决谐波污染、改善电能质量,采用基于单位功率因数的控制方法,提出了一种只需检测系统侧电流及逆变器直流电容电压,而无需实时检测、计算负载谐波电流,直接控制系统侧电流为与电网电压同相的标准正弦波的控制方法,其补偿电流的控制策略采用比例积分控制和三角波调制。按照H桥逆变器的单极性脉宽调制的主电路研制了一台高性能的5kVA单相有源电力滤波器实验样机。理论分析、仿真及实验结果证明该有源电力滤波器可同时实现补偿负载无功及谐波电流,控制简单且具有良好的动态性能。     

一种高性能单相电网有源滤波器的设计

设计了一种高性能的单相电网有源滤波器。该有源滤波器主功率回路采用电压源型H桥逆变器,逆变器开关驱动信号为特定消谐PWM开关信号。控制回路采用PI电压跟踪控制,不需实时检测计算负载的无功电流和高次谐波电流,就可以实现同时补偿负载无功及高次谐波电流的需求。分析了滤波器的补偿特性和各主要单元电路的设计方法,实验结果证明该有源滤波器的有效性。     

配电网低压大电流负荷的谐波与无功补偿装备研制

研制了一套适用于企业配电网低压大电流负荷的谐波与无功补偿装备,即HAPF-IVC综合补偿装置。采用高压与低压相结合的谐波治理方式,在变压器10 kV高压侧采用较小容量的高压注入式混合型有源电力滤波系统(HAPF),同时在380 V低压侧投运一组智能型无功补偿装置(IVC)与无源滤波器相配合以实现无功的动态补偿,达到了谐波治理和无功补偿相结合的效果,解决了大电流情况下HAPF容量限制的瓶颈。实验结果表明输入电流畸变率由补偿前的31.1%降低到3.9%,功率因数由补偿前的0.7提高到0.95。     

牵引网晶闸管投切电容的复合控制策略

针对电气化铁道牵引网的电气特性和无功补偿装置的现实条件，提出基于神经网络和专家系统相结合的晶闸管投切电容器复合控制方案。利用神经网络构造多路自适应噪声对消滤波器，并行地在线检测出牵引网的无功电流、有功电流和高次谐波电流；以无功电流差补值作为控制参量，并以高次谐波电流作为谐振保护信号，由专家系统给出投切无功补偿电容的控制指令。特性分析表明，该系统有效提高了系统功率因数，降低了无功补偿电容的投切频率，安全可靠性高，是牵引电网晶闸管投切电容进行无功补偿的优选控制方案。     

基于控制延迟补偿的混合有源滤波器的研究

为改善有源电力滤波器对谐波的补偿效果并增大补偿范围,提出了在并联一个高通无源滤波器的同时,在控制系统中引入控制延迟补偿模块;通过高通滤波器来抑制高次谐波,增大其补偿范围,通过控制延迟补偿模块来改善对低次谐波的补偿效果;阐述了控制延迟补偿的原理和算法。仿真分析结果表明了该方法的有效性。     

三相四线级联DSTATCOM高性能控制新策略

针对三相四线级联DSTATCOM三相输出电流彼此独立的特点,建立了DSTATCOM的单相模型和基于数字PI的闭环传递函数,提出了一种基于重复控制的单相控制组合的控制策略.该控制策略能够将传统PI控制系统闭环传递函数的相位滞后从56°降低到5°以内(1 kHz处),从而可以改善对谐波和无功的补偿效果.在Matlab/Si...     

ip-iq检测法的单周控制三电平有源电力滤波器

并联型有源电力滤波器APF可以有效补偿由非线性负载产生的谐波和无功功率电流。为了实现单独对谐波分量、无功功率分量进行补偿,或者对谐波和无功功率分量同时进行补偿这些不同的补偿目标,同时为了满足大功率、高电压和输出电流波形畸变小的需要,提出了将中点箝位变换器和ip-iq电流检测法应用于单周控制有源电力滤波器的方法。采用ip-iq电流检测算法可分离出负载电流中的谐波分量、无功功率分量,且电网电压波形畸变不影响检测结果,故可提供不同补偿目标的参考信号。理论推导和仿真结果表明,该法能分别单独补偿谐波分量、无功功率分量,或者同时补偿谐波和无功功率分量,而且电网电压波形畸变不影响补偿效果。通过将ip-iq电流检测法运用于单周控制三电平有源电力滤波器,既实现多种补偿目标,又具有电网电压波形畸变不影响补偿效果、单周控制策略简单、三电平变换器输出电流波形畸变小的优点。