刘斌[1]2007年在《并联型有源电力滤波器的研究与实验》文中指出电力电子设备的大量使用使得谐波问题日益严重，谐波成为影响电能质量的主要因素。有源电力滤波器能对频率和幅度都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，滤波特性很好，在治理电网谐波方面发挥重要作用。其研究和应用越来越受到人们的重视。本文在综合国内外有关文献的基础上，介绍了有源电力滤波器的发展历程、现状和趋势，以及有源电力滤波器的分类及拓扑结构，着重分析并联型有源电力滤波器的基本工作原理。对现有的几种谐波及无功电流实时检测方法进行了研究，并提出一种能克服非理想电网电压对谐波和无功电流检测带来的不利影响的谐波与无功电流检测算法。详细分析了并联型有源电力滤波器的控制策略，采用了基于电压空间矢量的控制策略对补偿电流进行控制，并用闭环控制的方法对直流侧电压进行了有效的控制。结合试验系统，介绍以TMS320F2812 DSP为控制核心的并联型有源电力滤波器系统的硬件和软件设计，对系统的软硬件各部分的结构和功能分别作了详细的阐述。并基于MATLAB软件建立了有源滤波器系统的仿真模型，对并联型有源电力滤波器系统进行了仿真研究。并在实验平台上进行实验，对采用的谐波电流检测算法和控制策略进行了实验验证。
王党帅[2]2008年在《有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的研究》文中研究指明电力电子设备的大量使用使得谐波问题日益严重,谐波成为影响电能质量的重要因素;另一方面,现代用电设备对电能质量更加敏感,对供电质量提出了更高的要求。有源电力滤波器作为治理谐波有效的手段,其研究和应用越来越受到人们的重视。有源电力滤波器所采用的谐波电流检测方法,直接决定了谐波的检测精度和跟踪速度,是决定谐波补偿特性能的关键,本文重点研究了谐波与无功电流检测方法。本文在研究现有的谐波与无功检测方法的基础上,提出了一种适用于有源电力滤波器的补偿电流检测新方法。该方法通过叁相瞬时功率计算出负载基波正序有功电流幅值,然后乘以单位幅值的电源电压信号,得到基波正序有功电流的瞬时值,进而分离出待补偿电流分量。针对阻感负载整流电路中谐波电流的特点,提出一种简单高效的谐波与无功电流检测方法,该方法通过检测整流电路直流侧的电流,经过简单运算,即可得到基波有功电流的瞬时值,进而从负载电流中分离出谐波和无功电流分量。本文系统地分析了并联型有源电力滤波器的控制策略,以这种新型谐波与无功检测方法为基础,建立了基于PSIM的APF仿真系统。(1)针对不同负载性质和负载电流突变等情况进行了仿真研究,结果表明新型检测方法能够准确、快速地检测出负载电流中的谐波和无功电流分量;(2)对APF主电路交流侧电感、直流侧电容电压、补偿容量和开关频率等参数的优化选择进行了大量的仿真研究,得出了合理的参数取值范围。开发了以DSP为控制核心的并联型有源电力滤波器实验系统,设计了硬件原理线路和实验程序,实验结果验证了本文提出的谐波检测算法的正确性和有效性。
王静[3]2008年在《有源电力滤波器单周控制方法的研究》文中认为随着电力电子装置的广泛应用,电网谐波引起的电能质量问题日益受到重视。它不仅影响着电力用户的安全用电,也威胁着电力系统的安全、经济运行。因此,谐波抑制已成为当今电气工程领域中的重要研究课题。谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器(Active Power Filter--APF)。而有源电力滤波器的控制技术是研究中的核心问题之一。近几年一种新的控制技术——单周控制在有源电力滤波器的应用倍受关注。本文在全面地分析了电力系统谐波产生的原因,有源电力滤波器工作原理的基础上,探讨了有源电力滤波器谐波抑制机理。分析总结了有源电力滤波器谐波检测方法和控制方法,并在此基础上深入研究了有源电力滤波器的单周控制问题。随后,详细阐述了单周控制理论,深入讨论了单周控制技术在有源电力滤波器控制中的应用。建立了单相并联有源电力滤波器和叁相四线制有源电力滤波器的单周控制模型,在此基础上使用PSIM软件分别搭建了仿真模型。其中叁相四线制有源电力滤波器采用叁桥臂电压型变换器构成主电路,可用于补偿叁相四线制系统的谐波、无功电流等。仿真结果表明本文研究的有源电力滤波器单周控制方法的可行性,它不仅具有良好的静态补偿性能,而且具有迅速的动态跟随特性,可有效的补偿系统的谐波和无功等有害电流。为了验证单周控制有源电力滤波器谐波补偿性能,搭建了一套实验装置。在该实验装置上,针对叁相对称负载,进行了系统的谐波补偿性能测试。实验结果证明了该单周控制有源电力滤波器可以实现对系统谐波、无功等有害电流的补偿。
倪璐璐[4]2007年在《基于有源电力滤波器的谐波抑制技术研究》文中研究指明随着非线性负载的大量应用,电网中的谐波含量日益增加,造成电能质量恶化。有源电力滤波器以其优越的补偿性能,已成为电力电子技术领域的研究热点之一。本文对有源电力滤波器的谐波电流检测环节和电流跟踪控制环节进行了系统研究。首先,本文将基于瞬时无功功率理论谐波电流检测方法在叁相叁线制电路中的应用进行了扩展,提出了适用于叁相四线制电路及单相电路的实时检测新方法;其次,针对传统的基于神经网络谐波检测方式的缺陷,提出将神经网络与基于噪声抵消原理的自适应谐波检测相结合,利用径向基函数运算量小、收敛快、无局部极小值等特点,构造了一种基于径向基函数神经网络的谐波电流检测方法,仿真结果表明该检测方法具有很好的动态响应及畸变电流检测精度,对变化的负载可以很好地自适应跟踪检测。再次在深入分析空间矢量控制原理的基础上,推导出一种适合于定点DSP的补偿电流控制算法,在MATLAB环境下对基于该控制算法的并联型有源电力滤波器进行了建模仿真,仿真结果表明,该控制算法与传统的控制方法相比有一定的优越性,对于叁相对称负载和叁相不对称负载所产生的谐波电流都起到了较好的补偿作用,具有较好的动态补偿特性,能够有效提高有源电力滤波器的综合性能。最后在理论和仿真研究基础上,设计了并联型有源电力滤波器的主电路和控制电路,并完成了IPM接口电路、信号采集电路的制作和调试。
黎群辉[5]2007年在《基于DSP的单相并联型有源电力滤波器研究》文中提出在现代电力系统中,随着各种非线性电力电子装置的大量应用,电能质量不断受到关注。这些装置向电力系统中注入谐波,使电网中的谐波污染日益严重,电能传输质量恶化。因此,解决谐波问题,变得日益重要。传统的谐波抑制方法是采用无源滤波器,但它存在许多缺陷,例如:滤波特性受系统参数的影响较大,只能消除特定的几次谐波,可能与系统产生并联谐振,谐波电流增加导致滤波器负荷过重等,使得谐波抑制效果受到影响。本文论述了一种新型、高效的基于DSP(数字信号处理器)控制的单相有源电力滤波器。系统采用瞬时无功功率理论和自适应噪声对消技术的人工神经网络来检测和分离出谐波和无功电流,通过脉冲宽度调制(PWM)的变流器技术来消除非线性负载引起的谐波。论文首先介绍了单相有源电力滤波器的基本原理,然后论述了主要硬件结构的设计,对所使用的数字信号处理器TMS320F240 DSP芯片的特性也进行了阐述。分析了基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q检测法,采用了FIR(有限冲击响应)型的数字低通滤波器来实现滤波。对PWM变流器中的滞环电流控制策略也进行了论述。文章最后通过MATLAB仿真,证明了该单相并联型有源电力滤波器设计方案的可行性。
马源[6]2007年在《串联混合型有源电力滤波器研究》文中指出船舶电网是船舶的一个重要组成部分，直接影响着船舶运行的安全性与经济性。有效地减少船舶电网谐波污染并提高其功率因数将产生可观的节能效益又降低电网崩溃的危险。而船舶电网谐波抑制过程比陆上电网更复杂，为此在传统的无源补偿装置难以满足对谐波和无功功率进行快速动态补偿的情况下，有源电力滤波器(APF)成为了改善电网电能质量的发展方向。相比并联型APF，串联APF在本质上是一个谐波隔离器，相当于在电网和负载之间串入一个有效的受控阻抗，所以设计容量可以更小。对于一些特定的小容量电网，尤其是船舶电网这种具有复杂环境的独立小容量电网来说，因受船舱空间和海上恶劣气候等因素的限制，对滤波器的体积和可靠性有更高的要求。从而使串联型APF的研究越来越引起人们的重视。本文首先对有源电力滤波的原理与发展进行了介绍，然后对常见无功及谐波电流的检测技术以及各种有源电力滤波器控制策略做了对比分析。为了更有效地开发有源电力滤波器并降低其成本提供研发依据，本文重点是通过仿真研究对几种谐波和无功功率检测方法及控制方式进行对比与分析，特别是研究了各种谐波检测方法应用于串联混合型APF后的滤波效果。之后，本文从滤波效果方面对几种不同方法设计的FIR滤波器进行了研究和分析。此外，本文还利用上述结果，从以DSP为基础的数字化实现方法的角度对给出了几种不同的有源电力滤波器设计思路。另外，本文中常用“有源滤波器”来作为“有源电力滤波器”的简称。
李承[7]2005年在《基于单周控制理论的有源电力滤波器与动态电压恢复器研究》文中研究指明电力系统的谐波已经成为影响电能质量的重要原因。它不仅影响着电力用户的安全用电,也威胁着电力系统的安全、经济运行。因此,治理电力谐波的手段与方法已成为当今电气工程领域中的重要研究课题。有源电力滤波器是目前研究较多、发展较快的一种很有希望的谐波治理方法。而有源滤波器的控制技术又是其研究中的核心问题。单周控制在有源滤波器控制中的应用,为有源滤波器控制方法提供了一条新的途径。本文在全面详细地分析了目前有源电力滤波器工作原理的基础上,探讨了有源滤波器谐波抑制机理。指出非线性负载直接引起的谐波是电流谐波,因而治理非线性负载引起的谐波应首先考虑治理谐波电流。同时,从补偿和滤波两种思想出发,指出并联型谐波补偿有源电力滤波器的补偿作用和串联型基波补偿有源电力滤波器的滤波作用可适用于非线性负载谐波电流的抑制。仿真结果验证了理论分析的正确性。提出了一种基于同步坐标变换的单相电路谐波和无功电流的检测方法。该方法通过静止坐标系与旋转坐标系的坐标变换关系的理论,推导出了一种新型单相电路谐波和无功电流检测模型。通过计算机仿真,得到了很好的仿真结果。本文分析总结了有源电力滤波器谐波检测方法和控制方法,并在此基础上提出了有源电力滤波器的单周控制问题。随后,详细阐述了单周控制理论与技术,深入讨论了单周控制技术在有源电力滤波器控制中的应用和在动态电压恢复器控制中的应用。对有关类型的有源电力滤波器和动态电压恢复器首次提出并建立了相应的单周控制模型,且进行了仿真研究。全面系统地分析了并联型有源电力滤波器的单周控制原理。针对叁相四线系统广泛应用的实际情况,提出了一种用于叁相四线系统的并联型有源滤波器的单周控制模型。该滤波器由四桥臂电压型变换器构成并联型有源电力滤波器的主电路,可用于补偿叁相四线制系统的谐波、无功电流以及相间不平衡电流等。在理论分析基础上进行了仿真研究。本文深入研究了串联型有源电力滤波器的单周控制技术,分别对单相和叁相叁线串联型有源滤波器的单周控制问题进行了全面研究。通过理论分析分别导出了单相和叁相串联有源电力滤波器的单周控制数学关系,建立了单周控制模型。并进行了仿真分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。首次把单周控制技术应用于动态电压恢复器的控制中。分别对单相、叁相动态电压恢复器的单周控制方法进行了深入地分析与研究。分别提出并建立了单相、叁相动态电
宋倩楠[8]2008年在《新型舰船电力谐波、无功电流检测与补偿技术的研究》文中研究说明全电力推进系统的上舰使用,从统筹舰船能源的高度上真正实现了电力和动力两大系统的全面融合,有效提高了舰载能源利用和变换的效率。但是由此配载使用的大量非线性负载却加重了舰船电力系统谐波和无功电流的危害,不仅影响着电力系统自身运行的经济性和可靠性,也祸及舰船整体生命的安全性。针对这一实际问题和背景,结合舰船具体运行工况和环境特点,论文研究了一种能对此电力谐波与无功进行动态有效补偿的理论方法,集中探索了该方法工程实现中的几项关键技术。主要工作、成果和结论有:简介了新型舰船电力系统的构成、特点,分析了舰船电力谐波、无功电流的产生原因及其危害,指出了传统抑制方法的缺点与不足,提出采用有源电力滤波器(Active PowerFilter,APF)这种新型抑制手段对舰船电力谐波与无功电流进行补偿,综述了APF的研究现状、发展趋势及在舰船上的应用前景;介绍了APF的分类,深入研究舰船电力谐波产生及补偿的内在本质机理,分析了并联APF基本构成和工作原理,研究其与舰船电网电源、负载之间的能量流通原理,建立了叁相叁线制并联型APF的数学模型;研究对比了几种常见的谐波、无功电流检测方法,深入分析了基于单位功率因数(Unity Power Factor,UPF)的谐波和无功电流检测方法的理论,提出了适合于舰船电力系统的改进型UPF检测方法——κ值广义无功电流快速修正法,进一步改善了检测的暂态性能;研究了补偿电流控制策略,选取滞环比较的控制方法来实现对指令电流的跟踪控制;在直流侧电压控制方面,为更好与改进后的UPF方法结合,提出了基于△κ补偿的直流侧电压PI控制的改进方法,明确地从另外一种物理意义上给出APF直流侧电容电压波动原因的解释;对电压型有源电力滤波器的主电路进行了深入的研究,包括开关器件的选择、开关频率的确定以及对补偿电流的跟随性能起其决定作用的几个参数:直流侧电容、电压、交流侧电感的设计。给出了这些参数在确定补偿对象条件下的设计原则和相应的计算公式,并做了相应仿真分析;结合工程化和实用化的思想,设计制作了一套实验系统(包括由晶闸管整流装置构成的谐波与无功电流发生器和基于DSP(Digital Signal Processor)的APF补偿装置,容量分别为12 kVA、15 kVA),对本补偿系统相关方法和技术手段进行验证。实验结果表明,本文所研究的补偿舰船电力谐波和无功电流的方法正确有效,设计的补偿装置能够准确对舰船谐波、无功电流进行补偿。
李自成[9]2008年在《基于Fourier级数的有源电力滤波器谐波电流实时检测方法的研究》文中进行了进一步梳理有源电力滤波器是一种有效的具有应用前景的治理谐波与补偿无功的新型电力电子装置,而谐波电流检测是有源电力滤波器的关键技术。对于叁相有源电力滤波器,基于叁相电路瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法是得到公认的较为成熟的方法,但这些方法也存在一些问题有待解决。而对于单相有源电力滤波器,至今还没有一种公认的较为成熟的方法。现在,已经提出了多种有源电力滤波器谐波电流检测方法,尽管这些方法各有特点,但各自都存在一些难以克服的问题如计算量大、实时性差、检测精度不高、稳定性差、可靠性低等。本文针对有源电力滤波器谐波电流检测方法存在的问题,以非线性负载电流的Fourier级数表示为理论依据进行研究,取得了一系列创新性的研究成果。所做的工作和研究成果主要体现在以下几个方面:(1)以“当负载电流为周期电流时,负载电流与基波有功电流差的绝对值在一个周期内的积分值最小。”和“当负载电流为周期电流时,负载电流与基波无功电流差的绝对值在一个周期内的积分值最小。”为检测原理,提出了有源电力滤波器谐波电流实时计算的直接计算法。该方法具有使用公式直接计算、计算量非常小、实时性好、稳定性好、可靠性高等特点。(2)以“当负载电流为周期电流时,负载电流与基波有功电流差的绝对值在一个周期内的积分值最小。”和“当负载电流为周期电流时,负载电流与基波无功电流差的绝对值在一个周期内的积分值最小。”为检测原理,提出了有源电力滤波器谐波电流实时计算的简单迭代算法。以简单迭代算法为基础,提出了有源电力滤波器谐波电流实时计算的最优迭代算法。简单迭代算法和直接计算法的仿真波形非常地相似,而最优迭代算法和直接计算法在本质上是一致的,它是能够判别负载电流是否变化的直接计算法。虽然简单迭代算法和最优迭代算法都不如直接计算法,但简单迭代算法和最优迭代算法提供了一种判别负载电流状态的思路,以此思路为基础,提出了两种基于动态迭代步长的判别负载电流状态算法。(3)以非线性负载电流的Fourier级数表示为依据,对负载电流处于稳定状态、负载电流处于变化状态、负载电流处于稳定状态时的基波有功电流真实幅值、负载电流处于稳定状态时的基波无功电流真实幅值、负载电流处于变化状态时的基波有功电流真实幅值、负载电流处于变化状态时的基波无功电流真实幅值等基本概念进行了明确定义。(4)在对基本概念明确定义的基础上,提出了计算基波有功电流幅值和基波无功电流幅值的双线性构造思想。在双线性构造思想的基础上,提出了有源电力滤波器谐波电流实时计算的双线性构造算法。双线性构造算法能够准确计算基波有功电流幅值和基波无功电流幅值,因而能够准确计算需要补偿的谐波电流。(5)在对谐波与无功电流的直接计算法、谐波与无功电流的双线性构造算法和基于叁相电路瞬时无功功率理论的单相电路谐波与无功电流检测方法(延时最短的方法2)的仿真波形进行比较与分析的基础上,提出了有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的检测精度是否越高越好这个问题。以有源电力滤波器的工作原理、有源电力滤波器的本质作用和非线性负载电流的Fourier级数表示为依据,提出了有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法评价的新思想即:在负载电流处于稳定状态时,有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的检测精度越高越好;在负载电流处于变化状态及其后接着的一段时间内,有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的检测精度并非越高越好、谐波与无功电流检测方法检测出的基波有功电流幅值应该平滑地跟踪基波有功电流真实幅值、谐波与无功电流检测方法应使“基波有功电流”为接近正弦的电流并且同时兼顾其检测精度,应将这两者统一起来考虑。
黎霞[10]2013年在《低压配电网有源电力滤波器谐波检测与控制策略研究》文中提出随着国民经济的迅速发展，越来越多具有功率因数低、非线性、非对称性或冲击性等特点的工业、生活用电设备接入低压配电网中，这些负荷使得配电网的动态电能质量日益下降。因此，对配电网的电能质量进行有效控制，进行合理的无功补偿和谐波抑制势在必行。有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)能够完成谐波污染治理、无功功率补偿、平衡叁相电流的综合补偿效果，是目前改善低压配电网电能质量的有效手段。然而APF在国内低压配电网的应用尚未达到成熟阶段，有很多技术问题有待解决。为此，论文对低压配电网并联型APF在谐波检测与控制策略等方面进行了细致深入的研究。文中探讨了有源电力滤波器、电源及非线性负载之间的能量交换机理及传统的瞬时无功功率检测方法存在的缺陷，提出了一种基于同步旋转坐标变换的自适应变步长线性神经元(adaptive linear neuron，ADALINE)结构的畸变电流检测新方法，并在电网电压平衡及不平衡系统中设计了谐波检测方案。仿真和实验结果表明算法可根据不同需要，实时准确地分离基波正序(负序)电流或基波正序有功电流与其他谐波及不对称分量，形成控制所需的参考电流，且能够适应电网电压及负载的变化。文中建立了低压配电网常用的叁相叁线式、叁相四线电容中点式、四桥臂并联有源电力滤波器在abc静止坐标系和dq0同步旋转坐标的数学模型，分析了叁种APF交直流侧电压、电流及功率传输关系和影响直流侧电容电压的因素，为电压、电流控制器的设计提供了理论基础。通过比较电容中点式与四桥臂APF数学模型在同步旋转坐标系下的异同点，提出了设计通用形式的电流控制器的思路。有源电力滤波器控制要求补偿电流准确地跟踪给定参考电流信号并维持直流侧电容电压稳定。因此对上述叁种拓扑结构的APF设计了电压、电流控制器。根据电流、电压控制器的不同工作特性，在同步旋转坐标系下的电流内环控制器采用逆系统方法构造伪线性系统，提出了最优线性二次型控制与空间矢量脉宽调制相结合的复合控制策略；在电压外环控制器采用了PI控制，并根据各参数对控制性能的影响进行了控制器参数设计。为此，论文搭建了叁相叁线制并联源电力滤波器实验平台，根据运行状况确定了主电路各器件参数。仿真和实验结果证明了控制方案的可行性及参数选取的合理性。
参考文献：
[1]. 并联型有源电力滤波器的研究与实验[D]. 刘斌. 北京交通大学. 2007
[2]. 有源电力滤波器谐波与无功电流检测方法的研究[D]. 王党帅. 西安理工大学. 2008
[3]. 有源电力滤波器单周控制方法的研究[D]. 王静. 西安理工大学. 2008
[4]. 基于有源电力滤波器的谐波抑制技术研究[D]. 倪璐璐. 中国石油大学. 2007
[5]. 基于DSP的单相并联型有源电力滤波器研究[D]. 黎群辉. 中南大学. 2007
[6]. 串联混合型有源电力滤波器研究[D]. 马源. 上海海事大学. 2007
[7]. 基于单周控制理论的有源电力滤波器与动态电压恢复器研究[D]. 李承. 华中科技大学. 2005
[8]. 新型舰船电力谐波、无功电流检测与补偿技术的研究[D]. 宋倩楠. 西安理工大学. 2008
[9]. 基于Fourier级数的有源电力滤波器谐波电流实时检测方法的研究[D]. 李自成. 江苏大学. 2008
[10]. 低压配电网有源电力滤波器谐波检测与控制策略研究[D]. 黎霞. 河北工业大学. 2013
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