并联型有源电力滤波器控制方法的研究_图文

1、第卷第期年月河南科学文章编号：（）基于并联型有源电力滤波器的研究杜超，李增生，郭红霞（榆林学院，陕西榆林）摘要：分析了与滞环相结合的空间矢量的基本控制原理，并将该方法应用到有源电力滤波器的主电路控制中利用进行仿真，结果表明有源滤波器在任一时刻输出的补偿电流能实时地跟踪指令电流关键词：有源滤波器；空间矢量；仿真中图分类号：文献标识码：近年来，有源电力滤波器在电力系统中的应用越来越广泛，是一种新型的谐波和无功的综合补偿系统，较无源滤波器有更好的适应能力，通过改变其控制策略，能达到治理不同谐波源的要求空间矢量调制技术目前已成为的主电路控制研究的热点，它具有直流电压利用率高、低谐波畸变率、动态响应快、

2、易于数字实现等特点系统的组成并联型主要结构分为检测控制回路和主电路两部分，其中检测控制部分实现控制算法，产生的触发信号，而主电路部分主要由功率电子器件（模块）及其相关驱动电路及保护电路所组成的三相桥式变流电路，相当于一个放大器，负责将补偿信号指令放大为实际输入电网的电流值以下主要讨论检测控制回路的结构及其实现，其方框图如图所示控制策略在分析过程中，可将图中的三相六开关视为理想开关元件，用二维空间矢量表示为如嘶了（附既争。手”），（），称为（玑，玩，）对应的瞬时值空间矢量，简称空间矢量，在坐标系下为一复数对于图的电路，在坐标下的瞬时值方程为厶堕厂以，厶堕。一以，厶塑。一以，式（）中，乙，如，为的

3、实际输出电流值拓。匕，端电压，消去。，。，。，并定义庐。匕，则有【沪矿匕，图并联型有源电力滤波器系统结构枣嶂毫也墨！警它“；一、岛而以墨图三相电压源逆变器等值电路定义盱，以，配为参考电流对应的三相电压源逆变器的参考收稿日期：作者简介：杜超（一），男，山东聊城人，助教，硕士，主要从事谐波抑制及电力拖动研究；李增生（一），男，陕西榆林人，教授，主要从事新能源应用的研究一一河南科学第卷第期，：一（曲，（）出其中，为（。，如，对应的空间矢量，为（，“，以）对应的空间矢量，比（）则为（仉，以，玑）对应的空间矢量因此，有源滤波器电流跟踪控制的实质为：在矿，：及儿己知的情况下找到合适开关矢量（。，。，），使

4、相应的三相电压源逆变器端电压（）对应的（）能迅速减小系统仿真仿真模型图中，模块为电源，其内部封装了三相工频交流电源，相电压：模块为负载，其内部封装了三相桥式不可控整流电路作为谐波源，该整流电路接阻感负载；由模块可得谐波含量，其理论为瞬时无功功率理论，并保证直流侧电压稳定；直流侧电压出仿真结果分析用前文的电压矢量控制方式的仿真结果如图所示图（）为补偿后的相系统电流，图（）为主电路发出的补偿电流波形，图（）为补偿后的相电流波形补偿后电流的，即谐波含量有明显的降低，这也验证了本仿真程序的正确性结论本文使用了种基于电压空间矢量的控制方法其主要特点为采用相间电流作为控制信号，用两个比较器来快速、准确地判

5、断所在区域，进而采用最优电压矢量控制，从而选择最佳电压矢量控制该方法能够精确地跟踪参考电流的变化，电压空间矢量的引入可以提高直流电压利用率，降低开关频率，很适合以为核心数字控制系统参考文献：图系统仿真模型（）相负载电流波形（）补偿电流波形（）补偿后的相电流波形图系统相关仿真波形熊健，康勇，张凯，等电压空间矢量调制与常规的比较研究口电力电子技术，（）：曾江，刀勤华，倪以信，等基于最优电压矢量的有源滤波器电流控制新方法电力系统自动化，（）：，（）：；，（，）：，：； 基于DSP并联型有源电力滤波器的研究作者：杜超， 李增生， 郭红霞， Du Chao， Li Zengsheng， Guo Hong

6、xia作者单位：榆林学院,陕西,榆林,719000刊名：河南科学英文刊名：HENAN SCIENCES年，卷(期：2009，27(11被引用次数：0次参考文献(3条1. 熊健. 康勇. 张凯 电压空间矢量调制与常规SPWM的比较研究 1999(012. 曾江. 刁勤华. 倪以信 基于最优电压矢量的有源滤波器电流控制新方法 2000(063. Kwon BongHwan. Kim TaeWoo A Novel SVM-Based hysteresis current controller 1998(02相似文献(9条1.期刊论文 蒋祖立. 陈冲. 许思猛 空间矢量PWM在有源滤波器中的应用 -电

7、气应用2007,26(102.学位论文 黄柱 三电平有源滤波器控制系统研究 2006由于功率器件耐压水平的限制，传统两电平拓扑结构有源滤波器难以实现对高压非线性负载的谐波补偿。多电平技术由于具有降低开关管耐压值，减小开关管电压应力，改善输出波形质量，提高系统的电压和功率等级等优点，近年来越来越广泛的应用于高压大功率领域。目前，在高压大功率领域中，二极管钳位型三电平变换器是研究最多，应用最广的一种多电平拓扑结构。本文对这种有源滤波器进行理论分析，建立了三电平有源电力滤波器在三相静止ABC坐标系下的数学模型，并通过坐标变换，得到同步旋转dq坐标系下的数学模型。为了对有源滤波器输出电流波形进行控制，

8、本文在无差拍控制基础上,采用重复预测型观测器，对指令电流进行预测，可以在相同的采样频率下提供更为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。三相指令电压可以合成一个旋转的空间电压矢量。本文介绍了如何通过空间矢量PWM调制方法获得空间电压矢量，从而获得三相指令电压的问题。并介绍了一种减小开关损耗的方法。在空间矢量PWM调制方法的基础上，本文分析了各开关状态对中点电位的影响，在理论分析的基础上，采用一种只需检测各相电流和中点电压波动的方向即可实现中点平衡控制的方法。本文采用一种当谐波电流超出滤波器自身容量时,能根据自身容量大小合理补偿谐波电流的容量限制输出算法。这样有源电力滤波器即使在过

9、载情况下也工作得很好,使有源滤波器的容量扩充变得十分方便。本文设计了一套用TMS320F2407DSP控制的三电平有源滤波器实验样机。样机的实验结果表明，该有源滤波器很适合应用于高电压、大容量谐波补偿。3.学位论文 付青 大功率电网谐波有源治理的控制策略和工程应用研究 2004本课题以某变电站的谐波检测、治理以及无功功率补偿为研究对象，系统的研究大容量并联混合型有源电力滤波器的谐波检测方法、工作特性、最优控制策略以及工程应用技术。首先，本文在传统的ip-iq检测各次谐波和无功电流的基础上提出了一种改进的ip-iq谐波和无功电流检测新方法，省去了传统ip-iq法中的坐标变换，降低了计算量，并且能

10、直接应用于单相系统、三相三线制或者是三相四线制系统。在基于瞬时无功功率理论的谐波和基波无功检测方法中，低通滤波器的设计起到关键的作用。在数字低通滤波器的设计中，本文提出了参考数字低通滤波器输出信号中的纹波以及瞬时振荡的思想，首次分析了基波电流往往远大于各次谐波电流、基波突变以及各次谐波突变等各种电网特定情况对检测结果和低通滤波器输出波形的影响，指出了仅仅采用传统的ButterWorth低通滤波器难以同时满足检测精度和动态响应速度之间的矛盾，在此基础上提出了一种综合采用Buttworth低通滤波器和均值滤波器的低通滤波器设计新方法，采用这种低通滤波器既大大降低了检测误差，又有效抑制了由于基波电流

11、变动引起的谐波电流检测结果产生的波动，使得瞬时谐波和无功电流检测既具有较好的检测精度，又具有令人满意的动态响应性能。在混合电力滤波器的工作特性方面，本文创新性地将混合有源电力滤波器基本控制策略中的比例系数扩展为两维向量的形式，提出了一种新的混合有源电力滤波器工作特性评价方案，在这种评价方案中综合考虑了多个电网参数波动的影响，同时参考了混合有源电力滤波器的工作点变化趋势，并找出了在各种基本控制策略下电网参数波动对混合有源电力滤波器工作特性的影响规律。主要考虑的影响混合有源电力滤波器性能的因素包括：负载谐波电流波动的影响、电源谐波电压波动的影响、电网电抗波动的影响以及电网频率波动的影响，通过分析后

12、发现对各种影响因素对工作性能的影响，混合有源电力滤波器在采用不同的控制策略时具有不同的抑制能力。然后，本文提出了一种基于模糊专家控制的多控制律决策的方法来选择最优控制策略，它根据电网参数的变化情况，自动识别电网的主要参数，并选择最为合适的基本控制策略或者它们之间的组合方式。这种决策系统综合考虑了控制器控制不准的情况下混合有源电力滤波器有可能产生工作点偏移的情况，在考虑混合有源电力滤波器的性能指标时结合了当前工作点附近的准工作点处的性能指标，同时综合了混合有源电力滤波器受负载谐波电流波动、电源谐波电压波动、电网电抗波动以及电网频率波动等多种因素的影响，而不是单一的考虑负载谐波电流的波动带来的影响

13、，因而获得性能指标参数更加全面、更加符合实际情况。它根据各种控制策略对混合有源电力滤波器的影响，灵活的选用各种控制策略，充分利用了各种控制策略的优点，提高了混合有源电力滤波器的滤波效果。另外，为了提高控制系统的稳态精度和动态性能，本文提出了对谐波电流比例系数的神经元自适应PID控制方案以及对负载谐波电压比例系数的自适应神经网络控制方案，通过仿真表明混合有源电力滤波器在这些控制方案下能取得比较好的控制效果。最后，本文提出了对无源滤波器包括输出低通滤波器和耦合变压器的多目标模糊优化设计方案。在设计无源滤波器补偿一定量的基波无功，有源滤波器动态补偿一定量的基波无功的基础上，提出了实现降低有源滤波器谐

14、波容量和降低无源滤波器及输出低通滤波器和耦合变压器的总成本的多目标模糊优化设计方案。然后分析了在大电流情况下，无源电力滤波器的三相电抗器在各种排列方式下的互感情况，分析结果表明在水平三角排列方式下，无源电力滤波器的三相电抗器基本不受互感的影响。接着提出了有源滤波器的IGBT逆变桥及其缓冲电路的参数设计方案，并分析了PWM逆变器的死区时间和死区效应，运用了一种近似于无死区的空间矢量PWM调制方案，最后提出了PWM逆变器的直流侧电容的设计方法。工程应用的实际情况表明本文设计的并联型混合有源电力滤波器能有效抑制电网谐波，并且能够补偿一定的无功功率。4.会议论文 苏杰. 同向前. 刑洁. 郑丁 空间矢

15、量法在并联有源滤波器中的应用研究 2008介绍了空间矢量PWM控制相对于传统控制方法的优点，研究了目前可应用于并联有源滤波器的两种空间矢量控制策略,推导和计算了两种SVPWM控制的方程，并给出了完整的实现方法。建立了基于实时切换型SVPWM控制的有源滤波器仿真模型，通过仿真结果分析，验证了此方法的可行性和优点。5.学位论文 姚彭 基于DSP的新型不对称六电平逆变器SHEPWM控制方法研究 2007随着电力电子技术的发展，逆变技术在新型能源发电、交流电力传动、不间断电源、有源滤波器、电网无功补偿装置等领域均有广泛的应用。其中逆变器是将直流电转换成交流电(DC/AC的功率变换装置，传统的逆变器由于

16、输出电压电平数很少，因此存在很高的电压变化率和共模电压，对电机绕组绝缘构成了威胁，而且波形谐波含量较大，使得输出滤波器的设计更加复杂。为了解决这些问题，人们发展了多电平逆变器。多电平逆变器，就是采用多个直流源和电力电子器件经过特定的拓扑变换，控制不同的直流源串联输出，将直流源转换成不同幅值的多电平输出交流源的功率变换装置。由于多电平逆变器具有功率器件承受电压较低；降低了输出电压波形畸变率；开关损耗小，效率高；输出电压dv/dt应力较小，降低了器件封装绝缘和负载绝缘；无需输出变压器，大大地减小了系统的体积等优点，使得多电平逆变器电路拓扑在高压变频调速技术应用非常广泛。 论文详细地介绍了二极管箝位

17、型、电容箝位型、级联型的基本拓扑等其它一些拓扑结构和针对多电平逆变器的PWM调制策略，例如：多电平载波PWM、空间矢量PWM法、特定谐波消除法(SHEPWM、阶梯波调制法等，并在此基础上研究了新型不对称六电平逆变器的工作原理和针对该新型拓扑结构使用的特定谐波消除控制算法(SHEPWM，该算法针对这种新型不对称六电平逆变器拓扑进行有效控制。基于以上的分析和所使用的调制策略，然后采用MATLAB仿真软件对这新型不对称六电平逆变器单相和三相系统仿真，并得到了较好的仿真结果，并对该仿真结果进一步分析。本文研究的是基于DSP控制的多电平逆变器，将DSP数字控制技术应用于多平逆变器不仅简化了系统的硬件结构

18、，提高系统性能，还可以实现系统的优化控制。论文对新型不对称六电平逆变器进行了硬件系统和软件系统的设计，硬件电路设计包括有主电路、死区电路、缓冲电路、驱动电路的设计。软件部分设计是采用TI公司的TMS320LF2407A数字信号处理器(DSP作为信号处理器件，完成了软件的编制，通过评估板获得了控制信号触发脉冲(PWM。最后通过软件和硬件的系统联合调试，最后获得了新型不对称六电平逆变器拓扑的单相和三相的实验结果，验证了该电路可行性和控制的有效性6.期刊论文 何英杰. 邹云屏. 林磊. 金红元. 刘飞. HE Yingjie. ZOU Yunping. LIN Lei. JIN Hongyuan.

19、LIU Fei 三电平有源滤波器直流侧电压控制方法 -高电压技术2006,32(67.学位论文 孙今英 新型组合式多电平逆变器的设计与研究 2006逆变器是将直流电转换成交流电的功率变换装置，而逆变技术就是研究逆变电路的理论和应用方法的一门科学。作为电力电子技术中一个最重要的组成部分，逆变技术在新能源发电、交流电力传动、不间断电源、有源滤波器、电网无功补偿装置等领域均有广泛的应用。传统的逆变器由于输出的PWM脉冲波的电平数很少，因此存在很高的电压变化率和共模电压，对电机绕组绝缘构成了威胁：而且波形谐波含量较大，使得输出滤波器的设计更加复杂。为了解决这些问题，人们发展了多电平逆变器。所谓多电平逆

20、变器，就是采用多个直流源和电力电子器件经过特定的拓扑变换，控制不同的直流源串联输出，将直流源转换成不同幅值的多电平输出交流源的功率变换装置。这种逆变器在高压大容量电力电子系统发展迅速，并已经得到了大量应用。成为电力电子领域新的研究热点。论文从拓扑和控制两个方面分别对多电平逆变器进行研究，将“电力电子基本拓扑基本单元”这一概念加以扩展，提出了多电平基本单元的概念，并在此基础上得到了两类新型多电平逆变主电路拓扑。根据这两类拓扑的特点，本文提出了具有针对性的特定谐波消除控制算法，以便对这种新型拓扑进行有效控制。接着完成了其中一种典型拓扑的单相和三相系统仿真，并进行了硬件系统设计和软件编制。最后给出了

21、这种拓扑的单相硬件实验结果。得出了这类拓扑在适当的控制下能够正常的工作，针对性的SHEPWM算法能够对这类拓扑进行有效控制这一结论。具体内容主要是：分析了二极管箝位、电容箝位、级联型和层叠式多电平逆变电路的工作原理和优缺点。提出了对称全桥和非对称全桥逆变电路两类新型多电平逆变电路，讨论了采用这两类新型多电平逆变电路构成组合式多相逆变电路的方法，并分析了电路工作原理。与传统拓扑结构比较，新型多电平逆变电路具有简化电路、提高效率的优点。分析了多电平载波PWM和空间矢量PWM控制技术，着重研究了常规的三电平SHEPWM控制原理，在此基础上提出了针对非对称全桥拓扑的SHEPWM控制方法。利用MATLA

22、B对非对称全桥电路中的典型拓扑AFB24进行单相和三相系统的仿真，得到了较好的仿真结果。设计了AFB2-4逆变器单相系统。硬件部分完成了缓冲电路、驱动电路和主电路的设计；软件部分实现了基于TMS320LF407A DSP的SHEPWM控制算法。 对系统进行了联合调试，得出了实验结果，验证了电路可行性和控制的有效性。8.期刊论文 张润和. 武海涛. 杜超. 张丽荣. ZHANG Run-he. WU Hai-tao. DU Chao. ZHANG Li-rong 并联型有源电力滤波器的滞环空间矢量控制 -内蒙古工业大学学报（自然科学版）2009,28(2本文分析了与滞环相结合的空间矢量PWM的基本控制原理,并将该方法应用到并联型有源电力滤波器的控制中.利用Matlab进行了仿真研究,结果表明有源滤波器在任一时刻输出的补偿电流均能实时地跟踪指令电流,有效减小电流补偿误差,达到消除非线性负载所引起的谐波电流对电网污染的目的.9.学位论文 王晓钰 全数字串联型电能质量控制器的研制 2004电力电子装置等非线性设备的逐渐普及给电网产