组合多电平式APF直流侧电压平衡控制策略

H桥级联式多电平变流器用于有源电力滤波器(APF)时,H桥功率单元直流侧电容电压的平衡制约着系统补偿的性能.通过对应用两电平变流器或H桥级联式多电平变流器的APF的研究,提出了更有利于实现多电平APF直流侧电容电压平衡控制的组合式多电平变流器拓扑;以新的多电平拓扑为基础,提出了2电压环的直流侧电压控制策略,解决了多电平有源电力滤波器直流侧电压平衡问题.仿真实验证明,该组合式多电平变流器拓扑是有效实用的,直流侧电容电压平衡控制策略也具有良好的控制效果.     

新型非线性控制方法在有源滤波器中的应用

针对有源电力滤波器控制有实时性、动态性能和控制精度的要求,在基于输入输出间功率平衡特性下,建立基于功率平衡特性有源电力滤波器数学模型,同时提出一种新型非线性控制方法.该控制方法将非线性反馈控制方法和自适应控制相结合,设计参数自适应控制率,得到电网侧瞬时有功参考电流以及系统状态方程,实现在线路与负载参数时变未知的情况下,直流侧电容电压补偿控制和谐波电流的精确跟踪.Matlab/Simulink仿真和实验结果表明:该控制方法正确可行,并具有较好的动态特性和较强的鲁棒性.     

基于虚拟同步机电力电子变压器直流电压平衡控制策略

基于瞬态电流正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制策略是级联型电力电子变压器(power electronic transformer,PET)网侧整流级交流-直流(alternating current-direct current,AC-DC)变换环节的一种典型控制策略,该策略最大的优点是减少了大量控制环节,引入交流网侧相位角,可以实现无相位差整流.基于此提出一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术电力电子变压器网侧级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)直流电压平衡控制策略,在传统平衡算法上引入虚拟同步机原理,同时采用载波移相调制(carrier phase shifting SPWM,CPS-SPWM)算法降低网侧电流谐波含量.在整流侧注入转动惯量和阻尼系统,使得级联模块获得同步机特性从而具有惯性,并且阻尼功率振荡,获得更好的动态性能.通过调节整流级各单元调制波以实现整流侧直流电容电压平衡,最后通过MATLAB仿真平台验证了所提控制策略的有效性.     

H桥级联型整流器电容电压平衡控制策略

针对H桥级联型整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)的电容电压平衡问题,在建立CHBR数学模型的基础上,研究了一种基于PI控制的直流侧电容电压平衡控制策略,采用载波移相调制策略(carrier phase-shifted SPWM,CPS-SPWM),理论推导出调制比与有功功率之间的关系,得出该电容电压平衡控制的均压范围。搭建了三模块CHBR的仿真模型和试验样机,试验结果验证了该算法具有较好的均压能力。     

基于固态变压器的电动汽车集群柔性并网控制方法

级联型固态变压器(SST)为实现电动汽车充放电集群高效稳定并网提供了一种可行的解决方案，但其体积较大、效率低、结构中存在的多直流侧电压不平衡等问题制约了工程应用。为此，本文提出了一种级联型固态变压器柔性并网优化控制方法，在建立数学模型的基础上分析了其直流侧电压的纹波特性，通过引入两级协调控制和比例积分谐振（PIR）控制器，在实现多直流电压平衡的同时，大大减少了直流侧电压的纹波。实验结果表明，与传统方法相比，该方法可以将直流侧电容值减少至原来的1/4左右，有效地减小了装置的体积和质量，提升了系统的效率。     

不平衡电网下Vienna整流器混合无源控制研究

针对当前Vienna整流器在电网电压不平衡时存在控制策略的控制结构较为复杂、系统响应速度慢、鲁棒性差等问题,本文基于其在电网电压不平衡时的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)数学模型,提出一种电压外环采用自抗扰控制与电流内环采用无源控制的混合控制策略。该策略只需要交流电压和电流、直流侧电压的实时值,无需对各电量进行正负序分解,控制结构简单;而且可以实现交流侧输入电流正弦化、单位功率因数,直流侧快速跟踪电压期望值并具有很好的鲁棒性。仿真结果验证了该控制策略的可行性。     

级联型STATCOM直流侧电容电压平衡

在链式STATCOM装置中,直流侧电容相互独立,支撑每个H桥直流侧电压。电容电压的恒定是保证静止无功补偿装置安全稳定运行的前提条件。本文针对静止无功发生器直流侧电容电压的不稳定问题,提出了一种基于载波移相调制的直流侧电容电压平衡控制方法,该方法通过采用PI调节与基于直流电源能量交换相结合的直流侧电容电压的平衡控制方法,有效地提高了STATCOM装置的稳定性。仿真结果验证了所提直流侧电容电压平衡控制策略的有效性与可行性。     

基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器

单相PWM整流器直流侧含有2倍基波频率的纹波电能,输出电压随负载变化周期波动.传统方法采用无源滤波的方式,通过在直流侧添加大电容滤除低频谐波电流.但这种电容体积较大,不利于设计高能量密度的变换器.本文利用有功功率解耦的方法,利用直流电容存储纹波电能.可稳定输出电压,减小电容值.然后对控制策略进行研究,使用电压电流双闭环控制方法,实现系统快速响应和稳定特性.该方法通过仿真得到验证.     

基于零电压直流均压电路和分层控制的中压级联有源滤波器

级联有源滤波器拓扑结构简洁,可不经变压器直接接入中压配网,但级联单元的数目大,控制繁杂,并且直流侧电容电压存在不均衡问题。该文提出一种中压级联有源滤波器分层控制策略,分离系统上层主功能控制和下层单元控制,扩大主控制计算的时间裕度,实现较复杂的控制算法,并保证系统动态响应速度;同时提出一种硬件辅助箝位电路及其软开关控制策略,实现直流侧电容能量交换与均压控制,并且通过相位与模式控制使辅助回路开关零电压(zerovoltage switching,ZVS)运行,提高辅助回路效率,降低开关噪声。仿真和实验研究证明:分层控制策略与软开关辅助箝位措施是实现中压级联有源滤波器的有效方法。     

基于APF的地铁供配电系统谐波补偿研究

随着各种非线性用电设备的广泛使用,造成地铁供配电系统谐波含量不断增加。针对目前大部分地铁车站采用LC无源滤波装置这一谐波治理措施存在的只能消除特定的几次谐波、易产生谐波等缺陷这一问题,提出在地铁降压变电所0.4kV侧装设有源电力滤波器(active power filter,APF)方案,以对供配电系统的谐波进行补偿。阐述了APF的工作原理;引入均流调节器与基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波检测法中的低通滤波器级联提出一种基于级联低通滤波器的电流谐波检测改进型方法;引入模糊自适应PI控制器加以电流反馈形成电压闭环控制从而更好地稳定直流侧电容电压以提高谐波补偿效果;最后在MATLAB/Simulink平台构建仿真模型。仿真结果表明所提出的基于APF的地铁供配电系统谐波补偿系统在实现良好地稳定直流侧电容电压的情况下同时能够提高电流谐波的检测精度,具有更优的谐波补偿性能。     

基于时域的电流检测新算法的进一步研究

针对传统电流检测算法存在的问题,提出了一种基于时域的电流检测算法.采用该算法的并联型有源电力滤波器可抑制谐波、校正功率因数、消除三相不平衡等.着重分析了该算法中各分量对应的物理意义,这对有源电力滤波器容量的选择具有指导意义.根据负载是否平衡,采用不同窗口宽度的滑动窗作为低通滤波器,保证了新的电流检测算法具有良好的检测精度和动态性能.实验结果证明,采用该算法的有源电力滤波器能够满足不同的补偿目的,且具有良好的精度(静态补偿实验时,补偿谐波后电流总畸变率为1 31%)和动态性能(动态补偿实验时,动态过程中电流总畸变率小于4%,且不会引起直流侧电压波动).     

新型混合有源滤波器建模及其特性研究

为提高有源滤波器的滤波性能,减少日趋严重的谐波问题,提出了一种新的滤波系统结构。该文详细分析了工作原理,用数学建模的方法,建立了该滤波系统的控制模型方程,分析了在基于负载谐波电流控制逆变器输出电压的控制策略下,负载谐波电流的波动、电源谐波电压的波动、电网阻抗的波动、电网频率的波动对滤波系统控制性能的影响,接着分析了采用PWM控制下逆变器输出到电网过程中谐波电流相位的变化。研究表明该混合有源滤波器具有较大容量的无功补偿能力和较小的逆变器容量．试验和仿真结果证明该混合有源滤波器的正确性和可行性,对滤波器的设计和使用具有重要的理论指导意义和实用价值。     

电压型变频调速系统滤波电容介质损耗因数的监测

根据介质损耗因数对电容器进行故障诊断时需要准确提取同频率电压和电流信号的相位信息,而对于电压型变频调速系统而言,由于整流器及逆变电路会使直流侧滤波电容器外加电压、电流波形发生畸变,导致相位信息提取难度加大。为此,本文在同步采集滤波电容端电压和电流的基础上,使用加海明窗插值FFT算法计算电压、电流给定频率分量的相位,进而得出介质损耗因数。仿真分析及实验结果表明,所提出的监测方法具有较高的精确度以及较强的抗干扰能力。     

串联型有源电力滤波器对谐波抑制的分析

文章介绍了串联型电力有源滤波器的系统结构及工作原理 ,并对研制的串联型 A PF实验样机的控制方法及其电路进行了分析和研究。实验结果表明 ,串联型 APF对电压型谐波源负载具有良好的谐波抑制作用。在实际应用中 ,串联型 APF既能对单个大容量电压型谐波源负载进行补偿 ,也能对多个小容量电压型谐波源负载进行集中补偿。     

并联型混合有源滤波器的新型控制策略

由无源滤波器（PF）和小容量的有源滤波器串联组成的并联型混合有源滤波器（PHAPF），能较好地提高PF的滤波性能，并克服单独采用有源滤波器造价高的缺点．基于系统谐波电流反馈控制方式的PHAPF能有效地补偿负荷电流的谐波分量，但会使补偿后的负荷节点电压产生较大的畸变，针对这一问题提出了一种基于负荷节点电压畸变分量反馈控制的PHAPF控制策略，可以在有效补偿负荷电流谐波分量和校正负荷功率因数的同时较好地抑制负荷节点电压畸变．数字仿真验证了该控制策略的有效性．     

悬浮电容式五电平变频PWM控制器设计

为了解决悬浮电容式多电平逆变器控制中所存在的电压平衡控制困难和冗余开关选择复杂的问题,采用一种直接脉冲宽度调制(PWM)算法和以电压级差为控制目标的电压平衡策略,设计了一台基于数字信号处理芯片(DSP)和现场可编程门极阵列(FPGA)的悬浮电容式五电平变频PWM控制器。该控制策略具有物理概念清晰、实现简单的突出优点。给出了所采用的直接PWM算法的原理、控制器设计的方案以及该控制器在380V/8kW悬浮电容式五电平逆变器样机上的电压、电流实验结果与频谱分析结果。实验结果表明:该设计方案具有理想的电压平衡能力和良好的输出谐波性能。     

电动汽车充电站谐波治理方案的设计

在电动车充电站给电动汽车蓄电池组充电过程中,充电机组产生了大量电力谐波,导致电能质量变差,对邻近的电力用户产生非常不利的影响,严重时会导致电力安全事故。运用滤波补偿装置对充电站进行谐波治理和无功补偿分析设计,得出如下结论:滤波装置投入运行后,公共连接点的各次谐波电压含有率和谐波电压总畸变率均在国标限值范围以内;负荷注入公共连接点的各次谐波电流均满足国标要求;功率因数均满足电网要求;滤波电容器的过流、过电压系数均保持在0.88以内,安全裕度大,可长期稳定运行。     

一种基于瞬时无功功率的改进p-q谐波电流检测方法研究

针对传统的谐波检测算法在检测三相电压对称时效果良好而不对称时存在很大误差的问题,提出一种新型的既适用于三相电压对称系统又适合三相电压不对称系统的高精度改进p-q谐波检测方法.该谐波检测方法应用正负序解耦理论提取三相电压的基波正序电压分量,通过给定的谐波拟合精度与相对误差等指标进行相应的跟踪计算,从而实现谐波电流的准确检测.通过仿真和实验表明,提出的谐波检测方法与传统方法相比具有较大的优势,精度、有效性和抗干扰性能表现良好.