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基于单周控制和i_p-i_q检测法的有源电力滤波器研究

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工矿自动化 2013年第8期39卷 65-68页

作者：康增尚李岚太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

针对基于单周控制的有源电力滤波器只能同时补偿谐波和无功分量的问题,提出了一种基于单周控制和ip-iq检测法的有源电力滤波器的设计方案。ip-iq检测法检测出的含有谐波或无功分量或两者皆有的基波分量作为单周控制器的参考信号,电源电... 详细信息

针对基于单周控制的有源电力滤波器只能同时补偿谐波和无功分量的问题,提出了一种基于单周控制和ip-iq检测法的有源电力滤波器的设计方案。ip-iq检测法检测出的含有谐波或无功分量或两者皆有的基波分量作为单周控制器的参考信号,电源电流信号作为单周控制器的输入信号,这2个信号通过单周控制器生成补偿电流,从而实现单独补偿谐波或同时补偿谐波和无功分量的目的。仿真与实验结果验证了该方案的可行性。

关键词：有源电力滤波器单周控制 ip-iq检测法谐波补偿无功补偿

基于模型预测控制的并联型有源电力滤波器研究

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基于模型预测控制的并联型有源电力滤波器研究

作者：曹海江苏大学

学位级别：硕士

现代电力电子技术的飞速发展使得非线性电力电子器件广泛地应用于工业和生活等领域,非线性电力电子器件的广泛应用产生了大量的谐波,谐波引起电能质量下降。有源电力滤波器具有谐波补偿能力强,可适应谐波成分复杂的工况等优点,因而被应... 详细信息

现代电力电子技术的飞速发展使得非线性电力电子器件广泛地应用于工业和生活等领域,非线性电力电子器件的广泛应用产生了大量的谐波,谐波引起电能质量下降。有源电力滤波器具有谐波补偿能力强,可适应谐波成分复杂的工况等优点,因而被应用于各种谐波补偿场合。本文研究有源电力滤波器的关键技术:谐波电流检测、直流侧电压控制以及谐波电流控制。在电网电压三相不平衡且含有高次谐波的情况下,针对基于瞬时无功功率理论的i-i检测法的传统锁相环无法对电网电压实现精准锁相的问题,利用双二阶广义积分器分离电网电压基波正序分量,使用同步旋转坐标系锁相环对该信号进行锁相。直流侧电压控制采用PI控制和滑模控制相结合的控制方法,使用滑模控制器对PI控制参数进行整定,该方法可以抑制系统参数变化和外部干扰对直流侧电压控制的影响,并具有很强的鲁棒性。提出了一种改进的模型预测电压控制方法,该方法将模型预测电流控制的价值函数中的优化目标由有源电力滤波器提供的补偿电流转换为逆变器输出电压,根据逆变器输出电压参考值对应的电压矢量相位,缩小参与滚动优化的逆变器输出电压矢量范围,通过降低采样周期内的计算量和滚动优化次数以提高运算效率,提高了系统的响应速度,在价值函数中加入开关频率控制项,降低了开关频率,减小了开关损耗,实现了对谐波电流和开关频率的多目标控制。通过仿真和实验对所提出的检测方法和控制方法进行了验证,仿真结果和实验结果表明:采用双二阶广义积分器改进的锁相环可以有效抑制电网电压三相不平衡和高次谐波对锁相精度的影响。采用直流侧电压滑模PI控制的直流侧电压超调量小,系统响应速度快。采用改进的模型预测电压控制的补偿电流跟踪误差小,补偿后的电网电流畸变率小,功率开关管的开关频率低。

关键词：有源电力滤波器 ip-iq检测法双二阶广义积分器锁相环滑模PI控制模型预测控制

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三相三线制并联型APF控制策略研究

三相三线制并联型APF控制策略研究

作者：冯宇迪江苏大学

学位级别：硕士

随着现代电力电子技术在航空航天、轨道交通、通讯医疗以及新能源发电等领域的广泛应用,大量的非线性电力电子装置导致了严重的谐波污染。并联型有源电力滤波器作为一种高效、灵活的电能质量治理设备,可以实时地检测电网中不同频次的谐... 详细信息

随着现代电力电子技术在航空航天、轨道交通、通讯医疗以及新能源发电等领域的广泛应用,大量的非线性电力电子装置导致了严重的谐波污染。并联型有源电力滤波器作为一种高效、灵活的电能质量治理设备,可以实时地检测电网中不同频次的谐波并进行抑制。本文对三相三线制并联型有源电力滤波器的关键控制技术进行了研究。首先,针对传统i-i谐波电流检测法在三相不平衡电网下无法精确锁相的问题,采用双二阶广义积分器对电网电压的正、负序分量进行分离,再使用同步旋转坐标系软件锁相环对分离之后的电网电压正序分量信号进行锁相。为了加快对负载电流中谐波分量的滤除工作,设计了积分均值滤波模块以代替低通滤波器。其次,在谐波电流控制方面,利用模型预测控制的控制目标可变特性,将控制目标由谐波补偿电流转换为逆变器的输出电压,引出了基于扇区判断的模型预测电压跟踪控制。在此基础上提出一种基于最优开关状态的模型预测电压跟踪控制,根据上一采样周期的开关状态预测下一时刻的开关状态子集,从而减小滚动优化次数,有效提升谐波电流跟踪能力的同时,降低电网电流的波形畸变率以及系统开关损耗。然后,建立了并联型有源电力滤波器直流侧电压的一阶线性自抗扰控制数学模型。在模糊线性自抗扰控制的基础上,提出了一种变论域模糊线性自抗扰控制,根据直流侧参考电压和实际电压的误差信号自适应调整控制器的带宽,并引入伸缩因子对模糊控制的输入输出论域进行优化。该控制可在不改变模糊控制的模糊规则和隶属度函数的情况下,提高直流侧电容电压控制的稳态精度。通过数学分析验证了提出的控制方法的稳定性。最后,利用MATLAB仿真软件和研制的实验样机对提出的优化控制策略进行了验证,由仿真和实验结果可知:改进的i-i谐波电流检测法可以应对三相不平衡电网下的谐波电流检测要求,输出的基波有功电流稳态精度更高,在负载突变情况下的动态响应速度更快。提出的基于最优开关状态的模型预测电压跟踪控制法,在负载突变前后得到的电网电流总波形失真较小,且有效降低了系统的开关频率。相对于模糊LADRC控制,提出的变论域模糊LADRC控制得到的直流侧电容电压具有响应速度更快、抗干扰性更强的优点,并且稳态精度更高。

关键词：有源电力滤波器 ip-iq检测法模型预测电压控制线性自抗扰控制变论域模糊控制

基于自抗扰技术的D-STATCOM优化控制研究

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基于自抗扰技术的D-STATCOM优化控制研究

作者：钟伟宝天津理工大学

学位级别：硕士

全球能源清洁化、低碳化进程加快,中国能源实现“碳达峰”和“碳中和”正面临着电气化、数字化、标准化等新发展趋势。这种情况改变了配电系统的结构,使得电力系统规划和运行的复杂性大幅增加。电力系统中非线性和不均匀负荷日益增加,... 详细信息

全球能源清洁化、低碳化进程加快,中国能源实现“碳达峰”和“碳中和”正面临着电气化、数字化、标准化等新发展趋势。这种情况改变了配电系统的结构,使得电力系统规划和运行的复杂性大幅增加。电力系统中非线性和不均匀负荷日益增加,造成无功功率、谐波以及三相不平衡等电能质量问题越发严重。配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)是无功补偿设备中关键的一类装置,其在提高电能质量方面得到了广泛的应用。本文首先对D-STATCOM的研究背景和意义作了简要的介绍,并对D-STATCOM的发展状况和目前的控制技术进行了阐述,同时对D-STATCOM的指令电流测量技术作了详细的论述。第二章介绍了D-STATCOM的并网结构,利用Park变换对其结构进行了解耦分析,推导出了它在dq0坐标系下的数学模型,为之后的研究的控制策略和系统分析建立了基础。在此基础上,对D-STATCOM的PI参数也进行了优化与调整。第三章详尽推导了基于传统瞬时功率理论的p-q检测法和i-i检测法,并提出了一种基于跟踪电网角频率的改进i-i检测法,该方法能够实时跟踪电网角频率并将跟踪信号参与到电流检测计算中,具有快速的响应速度,提高了检测方法的实用性和精确性。第四章为了提高线性自抗扰控制器(LADRC)的性能,解决D-STATCOM在d轴和q轴电流之间的耦合问题,提高动态跟踪响应速度。提出了一种基于补偿总扰动误差的改进型LADRC。并对全扰动通道的输出进行校正,提高系统的抗干扰能力和线性扩展状态观测器(LESO)对高频噪声的干扰观测能力。通过对频域bode图的分析,与传统的LADRC相比,本文提出的改进LADRC具有更好的抗干扰性能。最后,利用改进的一阶LADRC取代传统的D-STATCOM控制策略进行电流内环控制,建立了D-STATCOM双闭环控制系统的仿真模型,有效降低了LESO的扰动观测误差。并在网侧设计了不同类型的故障工况,通过仿真对比分析,改进的LADRC控制具有较好的跟踪性能和抗干扰性能。

关键词：配电网静止同步补偿器 ip-iq检测法线性自抗扰控制双闭环控制

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改进型谐波与基波有功和无功电流检测法

华南理工大学学报（自然科学版） 2005年第4期33卷 15-19页

作者：谢运祥陈坤鹏邓衍平龚臣华南理工大学电力学院广东广州510640

在三相电压不对称时,传统ip-iq检测法中的锁相环检测到的电压相位并非该电压的正序分量相位,因此得到的瞬时有功和无功电流会存在误差.有鉴于此,文中提出了一种改进的ip-iq检测法,该方法用基于低通滤波器的基波正序电压提取单元代替传... 详细信息

在三相电压不对称时,传统ip-iq检测法中的锁相环检测到的电压相位并非该电压的正序分量相位,因此得到的瞬时有功和无功电流会存在误差.有鉴于此,文中提出了一种改进的ip-iq检测法,该方法用基于低通滤波器的基波正序电压提取单元代替传统的电压检测电路,提取单元能检测出电压正序分量的相位,从而在三相不对称时仍能精确检测基波有功、无功电流.最后通过仿真分析对所提出方法的正确性和可行性进行了证明.

关键词： ip-iq检测法有源滤波器低通滤波器

基于MATLAB并联型有源电力滤波器的设计与仿真

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基于MATLAB并联型有源电力滤波器的设计与仿真

中国水力发电工程学会自动化专委会2022年年会暨全国水电厂智能化应用学术交流会

作者：黄星李文博李伟韩向阳杨泽鹏张志天雅砻江流域水电开发有限公司

近些年来,随着电力电子装置的发展和应用,伴随着谐波源负载所带来的谐波问题也随之增多。这些问题对电力系统的稳定和电能质量有着严重影响,人们也对这一问题高度重视。对于之前普遍使用的无源滤波器,在谐波处理方面有源电力滤波器有更... 详细信息

近些年来,随着电力电子装置的发展和应用,伴随着谐波源负载所带来的谐波问题也随之增多。这些问题对电力系统的稳定和电能质量有着严重影响,人们也对这一问题高度重视。对于之前普遍使用的无源滤波器,在谐波处理方面有源电力滤波器有更大的优势。本文着重分析研究i-i测法和三角载波线性控制法,并利用MATLAB的simulink平台对设计方案进行仿真分析,验证所选的检测方法和控制方法的正确性。

关键词：有源电力滤波器谐波 ip-iq检测法三角载波线性控制法 MATLAB仿真

来源： cnki会议评论

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一种有源滤波器的数字单周期控制方法

工矿自动化 2014年第7期40卷 72-75页

作者：郑峰李岚太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

分析了有源滤波器的工作原理,推导了三相三线制有源滤波器单周期控制的数学模型;将数字单周期控制与ip-iq谐波电流检测法相结合,实现了对有源滤波器的控制。与传统单周期控制方法相比较,该方法保留了实时性好、鲁棒性好等优点,又取消了... 详细信息

分析了有源滤波器的工作原理,推导了三相三线制有源滤波器单周期控制的数学模型;将数字单周期控制与ip-iq谐波电流检测法相结合,实现了对有源滤波器的控制。与传统单周期控制方法相比较,该方法保留了实时性好、鲁棒性好等优点,又取消了积分器,降低了单周期控制电路的复杂性。使用Matlab/Simulink软件对该方法进行了仿真,并在以DSP为核心的试验平台上进行了验证,仿真和试验结果都证明了该方法的可行性与有效性。

关键词：有源滤波器单周期控制 ip-iq检测法谐波抑制

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模块化多电平有源滤波器控制策略研究

电力电容器与无功补偿 2017年第1期38卷 35-39,44页

作者：娄晓琪郑焕坤常鲜戎华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室河北保定071003

为了增大有源滤波器(APF)的容量,利用了模块化多电平(MMC)型变流器具有耐压等级高和等效频率高的特点,提出了一种三相二十四模块的有源滤波器控制算法。该算法设计了电容电压控制策略,保证子模块电容电压稳定;同时根据模块化多电平换流... 详细信息

为了增大有源滤波器(APF)的容量,利用了模块化多电平(MMC)型变流器具有耐压等级高和等效频率高的特点,提出了一种三相二十四模块的有源滤波器控制算法。该算法设计了电容电压控制策略,保证子模块电容电压稳定;同时根据模块化多电平换流器特点,设计电压间接控制算法使得APF输出i_p-i_q法检测的补偿电流,从而保证系统侧电流为基波正序电流。该方法控制简便,易于实现,Matlab/Simulink仿真实验证明了其有效性。

关键词：有源滤波器(APF) ip-iq检测法子模块电容电压

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一种无锁相环i_p-i_q检测新方法

工矿自动化 2014年第12期40卷 61-65页

作者：叶佳卓杨雄陈广威陈希华湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 国网湖南省电力公司长沙分公司湖南长沙410015

针对常用的基于瞬时无功功率的谐波检测法计算量大、矢量变换复杂、实时性差、鲁棒性弱等问题,提出了一种基于反馈和高性能低通滤波器的无锁相环ip-iq检测新方法。该方法通过预设变换矩阵的频率实现谐波和基波电流的检测,无需坐标变换... 详细信息

针对常用的基于瞬时无功功率的谐波检测法计算量大、矢量变换复杂、实时性差、鲁棒性弱等问题,提出了一种基于反馈和高性能低通滤波器的无锁相环ip-iq检测新方法。该方法通过预设变换矩阵的频率实现谐波和基波电流的检测,无需坐标变换和锁相环;采用基波电流反馈技术,减小了检测误差及动态响应时间;采用低通滤波器和均值滤波器级联组成高性能低通滤波器,提高了谐波和基波检测的精度和响应速度。该方法适用于单相电路、三相三线制电力系统、三相四线制电力系统的谐波和基波电流检测。

关键词：谐波检测基波检测间谐波基波电流 ip-iq检测法基波电流反馈无锁相环高性能低通滤波器