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有源电力滤波器事件触发型切换控制

电源学报 2024年

作者：于方舟李强侯佳吕小峰张凡川庆钻探国际工程公司大庆黄和光储实证研究有限公司

为提高有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）的暂态及稳态性能指标，减少稳态开关损耗，提出了APF事件触发型切换控制。通过建立APF系统的动态模型，结合Lyapunov函数获取满足系统稳定性的约束条件。根据该约束条件，分析系统到... 详细信息

为提高有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）的暂态及稳态性能指标，减少稳态开关损耗，提出了APF事件触发型切换控制。通过建立APF系统的动态模型，结合Lyapunov函数获取满足系统稳定性的约束条件。根据该约束条件，分析系统到达稳态的参数设计范围，获得正常运行模式下开关矢量选择方式。基于此，制定了控制器的切换原则，使得APF系统能够快速跟踪目标电流，到达稳态后可以在确保控制精度的基础上减少开关管动作次数。最后通过仿真和实验证明了所设计方法的正确性和优越性。

关键词：有源电力滤波器切换系统事件触发稳定性

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有源电力滤波器

煤矿机械 2001年第4期22卷 32-33页

作者：胥良邓孝祥黑龙江科技学院黑龙江鸡西158105

对谐波的危害及解决的途径作简单阐述。

关键词：电力电子装置谐波 LC滤波器有源电力滤波器工作原理无功补偿

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有源电力滤波器的研究现状与展望

电力系统保护与控制 2019年第1期47卷 177-186页

作者：王雪高云广吝伶艳宋建成吕世轩太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室山西太原030024 太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024

有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,其性能优劣与所采用的拓扑结构、谐波电流检测技术和电流追踪控制方法等密切相关。为了推广在高压大容量下APF的控制技术,拓宽其应... 详细信息

有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,其性能优劣与所采用的拓扑结构、谐波电流检测技术和电流追踪控制方法等密切相关。为了推广在高压大容量下APF的控制技术,拓宽其应用范围,综述了国内外APF研究现状,分类整理了APF拓扑结构。归纳总结了APF的谐波检测方法和电流跟踪控制技术,综合对比了各种方法的优缺点,并从多个角度阐述了当前所存在的问题。最后展望了APF相关技术的研究方向。

关键词：有源电力滤波器高压大容量拓扑结构电流跟踪谐波检测

有源电力滤波器基于准比例谐振的电流协调控制策略研究

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电网技术 2019年第5期43卷 1614-1623页

作者：张茂松池帮秀李家旺王秀芹王群京李国丽安徽大学电气工程与自动化学院安徽省合肥市230601

利用有源电力滤波器实现对电能质量的综合控制是配电网智能化的关键,但现有文献均未考虑补偿时各频率分量电流的协调控制,且控制系统对频率的波动敏感,参数整定困难,补偿效果较差。该文通过等效电路变换,建立了三相四线制三电平三桥臂... 详细信息

利用有源电力滤波器实现对电能质量的综合控制是配电网智能化的关键,但现有文献均未考虑补偿时各频率分量电流的协调控制,且控制系统对频率的波动敏感,参数整定困难,补偿效果较差。该文通过等效电路变换,建立了三相四线制三电平三桥臂有源电力滤波器在实现正序无功电流、负序电流、谐波电流和中线电流补偿时的等效电压源电路模型;基于瞬时功率理论求得三相指令电流的参考值,无需基波电流正负序分量的分离和无功及各次谐波电流的提取,简化了控制结构设计;在静止坐标系下基于准比例谐振控制实现了对指令电流各频率分量的协调控制,利用数字锁相环实现了单位工频周期的定点数采样,保证了控制系统对频率波动的自适应性;给出了控制器在现场可编程门阵列上的离散化实现方法。仿真及0.4kV/50A模块化有源电力滤波器的实验研究表明,该文所建立简化模型准确,所提控制策略的稳态特性好,动态响应快,对频率波动和负荷突变的适应性好,控制算法实现简单可靠。

关键词：有源电力滤波器协调控制准比例谐振频率自适应

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有源电力滤波器改进无差拍-重复控制策略

电工技术学报 2018年第19期33卷 4573-4582页

作者：梁营玉刘建政李治艳中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京100084 中国民航机场建设集团公司北京100101

首先推导了三相有源电力滤波器(APF)的连续时间数学模型和离散数学模型,介绍了APF的整体控制结构。对传统无差拍控制进行深入分析,发现考虑AD采样和DSP数字计算延时后,传统无差拍控制并不能真正实现控制上的无差拍,控制精度不高。为此,... 详细信息

首先推导了三相有源电力滤波器(APF)的连续时间数学模型和离散数学模型,介绍了APF的整体控制结构。对传统无差拍控制进行深入分析,发现考虑AD采样和DSP数字计算延时后,传统无差拍控制并不能真正实现控制上的无差拍,控制精度不高。为此,提出一种改进无差拍控制,两个闭环极点均位于原点,理论上可以实现真正的无差拍控制。为了提高改进无差拍控制的抗扰动性能和对电感参数变化的鲁棒性,提出一种改进无差拍-重复控制策略。该策略能有效消除AD采样误差、死区时间、电感参数偏移对控制性能的影响,具有良好的谐波补偿效果。实验结果验证了该策略的正确性和有效性。

关键词：有源电力滤波器改进无差拍-重复控制抗扰动性能重复控制

有源电力滤波器采样滤波电路的优化设计及鲁棒控制

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电力系统自动化 2016年第2期40卷 107-113页

作者：王皓罗安徐千鸣金国彬马伏军何志兴国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082

电流采样电路的设计和电流内环的控制效果是影响有源电力滤波器(APF)补偿精度的两个重要因素。文中首先通过波特图详细分析了电阻和电容参数选取对APF电流内环的影响,提出了一种RC滤波电路的参数设计方法。同时,考虑到控制延时环节不可... 详细信息

电流采样电路的设计和电流内环的控制效果是影响有源电力滤波器(APF)补偿精度的两个重要因素。文中首先通过波特图详细分析了电阻和电容参数选取对APF电流内环的影响,提出了一种RC滤波电路的参数设计方法。同时,考虑到控制延时环节不可避免存在,分析了带延时环节的z域无差拍离散控制模型,并讨论了电感值变化对系统鲁棒性的影响。对此,文中提出了一种预测电流控制方法,对采样的电网电压,逆变器输出电流都作了超前一拍预测,减小了延时对系统影响,增强系统的鲁棒性。此外,根据z域内的电流环传递函数对系统进行了稳定性分析,给出了控制参数的选取方法。针对该控制方法,搭建了APF试验样机,实验结果验证了控制策略的有效性和可行性。

关键词：有源电力滤波器 RC滤波电路电流预测控制延时稳定性

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有源电力滤波器谐波检测方法与优化控制策略研究

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有源电力滤波器谐波检测方法与优化控制策略研究

作者：王晋鑫湖北民族大学

学位级别：硕士

随着电力电子装置的广泛使用,谐波所造成的不利影响日趋严重,由于有源电力滤波器具有响应速度快,补偿精度高,智能化程度高等优点成为了治理电网谐波以及改善电能质量最有效的方法之一。本文针对并联型有源电力滤波器展开研究。首先,分析... 详细信息

随着电力电子装置的广泛使用,谐波所造成的不利影响日趋严重,由于有源电力滤波器具有响应速度快,补偿精度高,智能化程度高等优点成为了治理电网谐波以及改善电能质量最有效的方法之一。本文针对并联型有源电力滤波器展开研究。首先,分析APF（Active Power Filter,APF）的工作原理,建立其在三相坐标系下的数学模型,并以此为基础对滤波器容量参数进行计算。对APF系统稳定性受到直流侧电容和滤波器所产生的影响进行讨论,并对电容电压值和容量以及滤波电感参数进行分析计算。其次,对于计算谐波电流采用改进FBD（F.Buchholz,M.Dpenbrock,FBD）检测法,通过分析传统FBD检测谐波电流方法的基本原理以及对锁相环和低通滤波器所产生的误差进行讨论,并通过采用无锁相环和自适应模块代替低通滤波器进行改进来减小误差,在Matlab中搭建传统FBD和改进FBD的仿真模型,对锁相环在三相对称电压和三相不对称及电压畸变时的锁相结果进行对比分析;对计算直流有功电导和基波正序电流的THD值进行对比分析。再次,采用空间电压矢量控制法实现对指令电流的跟踪,通过分析空间电压矢量法的基本原理,将空间电压矢量法作为电流内环的控制策略并在Matlab中搭建仿真模型,对三相跟踪电流随着指令电流的变化进行讨论,并对负载电流经过APF补偿前后进行对比分析。最后,采用重复PI复合控制作为其控制策略实现对直流侧电压的控制,对重复控制和PI控制理论的基本原理进行分析,对直流侧电容电压大小变化对APF系统产生的影响以及两种控制算法对APF系统稳定性进行讨论,进而通过在Matlab中搭建重复PI并联控制和单一PI控制仿真模型,对直流侧电压稳定性进行对比分析。结果表明:采用改进FBD谐波检测方法减小了PLL（Phase-Locked Loop,PLL）和低通滤波器在三相电源电压不对称或畸变时所产生的误差,提高了计算精度;基于改进FBD谐波电流检测,以及采用重复PI并联的电压外环控制以及空间电压矢量控制法跟踪谐波电流的控制策略,补偿后电网电流的THD值更低,提高了APF系统动态补偿谐波电流以及改善电能质量的能力。

关键词：有源电力滤波器 FBD检测无锁相环空间电压矢量控制重复PI控制

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有源电力滤波器的改进控制策略及应用研究

有源电力滤波器的改进控制策略及应用研究

作者：于晨光沈阳农业大学

学位级别：硕士

由于社会发展和居民生活水平的提高,大量的负荷经低压配电网接入到电力系统中,大幅的增加了部分配电线路的负载率,如果配网规划的不合理,就会导致配电网出现重过载、低电压、三相不平衡等情况。为了解决农村地区低压供电线路负荷分配不... 详细信息

由于社会发展和居民生活水平的提高,大量的负荷经低压配电网接入到电力系统中,大幅的增加了部分配电线路的负载率,如果配网规划的不合理,就会导致配电网出现重过载、低电压、三相不平衡等情况。为了解决农村地区低压供电线路负荷分配不均衡问题,提升电力用户的用电满意度,提升系统运行健康水平,提出应用有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)改善配网三相负载不平衡度,并针对改进重复控制策略开展研究,基于铁岭电网验证了提出方法的有效性和可行性。具体工作为:对APF的应用方法及其基础理论开展研究,得出了一种采用电力系统某一时刻无功和有功电流之差i-i为三相平衡程度研判依据的方法,在理论上验证了i-i检测法优于p-q检测法。由于APF系统检测负序电流的方法与检测谐波电流类似,所以本文以消除谐波电流为例,通过仿真实验证明电网电压正常情况下p-q检测法和i-i检测法均能取得可靠的检测结果,但是如果电网出现外界扰动、负荷分配严重不均等情况时,i-i检测法相较于p-q检测法能够取得更好的、更加可靠的结果。对PI和标准重复控制策略的机理、实现方法和性能开展分析,由于这两种方法存在对输入量变化反应速度慢、应对扰动能力差、精度低等缺点,为了应用APF实现电网三相负载均衡调节,本文提出了一种改进重复控制策略。仿真结果证明改进策略具有更加良好的性能和平衡补偿效果。从多维度分析铁岭农村地区某配电网三相不平衡原因,应用simulink模拟铁岭市农村配电网多种负荷不平衡模式下的模型,研究在仿真环境内通过合理的配置APF,同时采用改进重复控制策略形成的补偿方法得出了改善后的配电网具有很好的负载均衡性,有效的改善了三相不平衡问题。这一结论证明了本文提出的控制策略能够有效的解决铁岭地区农村配电网负荷平均配置问题,达到了预期技术要求。

关键词：三相不平衡治理有源电力滤波器 ip-iq电流检测法改进重复控制策略

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有源电力滤波器切换跟踪与优化控制

控制与决策 2014年第9期29卷 1599-1604页

作者：刘艳红李超楚冰丁青青郑州大学电气工程学院郑州450001 南安普顿大学电子与计算机系清华大学电机系北京100084

为了提高有源电力滤波器的动态性能,基于切换系统理论研究其电流跟踪控制问题.首先,建立系统的切换动态模型,根据切换系统理论和空间电压矢量法证明二次稳定性,并设计相应的切换控制序列.考虑到控制器的数字化实现,建立系统的离散切换... 详细信息

为了提高有源电力滤波器的动态性能,基于切换系统理论研究其电流跟踪控制问题.首先,建立系统的切换动态模型,根据切换系统理论和空间电压矢量法证明二次稳定性,并设计相应的切换控制序列.考虑到控制器的数字化实现,建立系统的离散切换系统模型,提出在采样周期内使系统性能最优的切换控制策略.仿真结果表明,该控制策略能实现对指令电流的精确跟踪,降低功率器件的开关频率,从而有效地提高系统的动态性能.

关键词：有源电力滤波器电流跟踪控制切换系统二次稳定优化