i_p_i_q检测法的单周控制三电平有源电力滤波器_雷鹏
一种基于简化算法的三电平有源滤波器
治 理和 无功补 偿 ，但只 能抑 制 固定 的几次 谐波 ，并 对 某 次 谐 波 在 一 定 条 件 下 会 产 生 谐 振 而 使 谐 波 放 大 ，只 能补偿 固定的无 功功 率 ，对变 化 的无功 负载
图 １ 二极 管 中点箝位 式三 电平并联 型 ＡＰ Ｆ拓 扑结 构
对 于矿 山、冶炼等 高压 大功 率场 合 ， 由于 电力
箝位 式 （ ｅ ｔ ｌ ｏｎ Ｃ ａ ｅ ， Ｐ Ｎ ｕｒ ｉｔ ｌｍｐｄ Ｎ Ｃ）逆变 器 。它 ａＰ ”
的 出现 为高 压大容量 电压 型 Ｐ ＷＭ 逆变 器 的研 制 开 辟 了一条新 思路 。图 １为二 极管 中点箝 位式 三 电平 有源 滤波器 的主 电路 拓 扑。
ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｔ ｍｉ ｅ ｇｈ ｏ ｔｇｅ ｎ ｐｏ ｒ ｃ ａ ｉ ｎ．Ｔｈｉ ｐ ｐｅ ｅ ｅ ｔ ａ ｉ ｏ ｅ ｓ ｔｏ ｔ ｗａｄ ｏ ｎ ｈｉ ｖ ｌａ ａ ｄ ｗｅ ｏ ｃ ｓｏ ｓ ａ ｒ ｐｒ ｓ ｎ ｓ ｓｍｐｌｆｅ ｉ ｄ ｉ ｔ ｒ ｅ ｌｖｅ ａ ｇ ｒｔ ｍ ａ ｄ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｈ ｅ －ｅ ｌ ｌ ｏ ｉｈ ｎ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｗａ ｐ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｃ ｎｆｒ ｔ ｅ ｆ ｃｉ ｎ ｓ ｏ ｈ ｏ ｓ ｄ ｓ ｅ ｆ ｒ ｄ ｏ ｏ ｉ ｍ ｈｅ ｆｅ ｔｖｅ ｅ ｓ ｆ ｔ ｅ ｐｒ ｐｏ ｅ
ａ ｇ ｒｔ ｌｏ ｉ ｈｍ ａ ｅ ｎ Ｄ Ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ＰＦ２ ２． ８１
Ｋｅ ｒ ｓ Ａｃ ｉ ｅ Ｐ ｗｅ ｉ ｅ ； ｈ ｒ ｎ ｃｓ ｐ ｒ ｓ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅｐ ｗｅ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ － ｔ ｏ ｒ ｌ ｒ ａ ｍｏ ｉ ｕ ｐ ｅ ｓｏ ； ｅ ｃ ｉ ｏ ｒ ｍｐ ｎ ａｉ ｖ Ｆ ｔ ｖ ｃ ｏ
三电平APF的LCL滤波器设计和分析研究
三电平APF的LCL滤波器设计和分析研究俞年昌;杨家强【摘要】针对有源电力滤波器(APF)补偿谐波电流时纹波较大的问题,对二极管箝位型(NPC)三电平APF的LCL滤波器设计和分析方法进行了研究.分析了滤波电感、电容和阻尼电阻等各个参数对LCL滤波器的影响,给出了LCL滤波器的设计原则和约束条件,提出了一种简单实用的LCL滤波器设计方法.首先,根据有源电力滤波器需要补偿谐波电流的最高次数和开关频率选定LCL滤波器谐振频率；然后,为了解决低频谐波电流和高频开关纹波电流互相干扰的问题,同时为了减小电感体积、节约成本,根据设计原则和约束条件对LCL的各个参数进行了优化设计；最后,在5 kVA 三电平并联型有源电力滤波器实验平台上进行了实验验证.实验及研究结果表明,该设计方法在保证有源电力滤波器高补偿带宽的同时可以有效降低其纹波电流.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2014(031)005【总页数】5页(P624-628)【关键词】LCL滤波器;有源电力滤波器;三电平逆变器【作者】俞年昌;杨家强【作者单位】浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TM72;TP4770 引言随着电力电子设备等非线性负载的广泛应用，谐波和无功问题日益凸显。
而有源电力滤波器(APF)正是解决这一难题的有效手段[1-2]。
在当前低压领域APF已经日益完善，而大功率电力电子装置的应用使得大功率中高压APF的需求日益迫切。
对此，学术界提出了三电平APF的方案。
相比于传统的两电平APF，三电平APF 可以承受更高的电压，具有更低的谐波畸变率、更低的开关频率和更少的损耗，因此更加适用于中高压大功率领域。
三电平APF要求具有较高的补偿带宽和较低的开关纹波电流。
而LCL滤波器可以兼顾低频段增益和高频段的衰减，在同样的开关频率下，LCL所需电感更小，在大功率的场合可以有效地减小系统的体积和降低成本，因此LCL滤波器在大功率的场合具有广阔的应用前景[3]。
一种基于改进型电流检测的三电平有源滤波器的控制研究
ｆ ａ ｅ ｔａｎ ｆ ｒ ａｔｏ ｒ ｍ ｒ ｓ ｏ ｍ ｉ ｎ
０ 引 言
随着 电力 电子 设 备 的 大量 使 用 ， 网谐 波 污 电 染 的问 题 越 来 越 严 重 ， 源 电 力 滤 波 器 （ ｃ ｖ 有 Ａ ｔｅ ｉ Ｐ ｗ ｒ ｉｅ，Ａ Ｆ 作 为一 种可 以动 态抑制谐 波 和 ｏ ｅ ｌ ｒ Ｐ ） Ｆｔ
基于瞬时无功功率理论的单周控制三电平有源电力滤波器研究
I
英文摘要
Abstract
With applications of power electronics equipments, power pollution drawn from nonlinear loads such as switching mode power supplies, commercial lighting, ovens and adjustable speed drives, results in the degradation of power quality (PQ) in the distribution system. The non-sinusoidal balanced or unbalanced currents generate harmonics and reactive power, which influence on not only the efficiency of the power system, but the operation of the power grid as well. Therefore, more and more scholars devote to research on ways to improve the power quality. Active power filter (APF) is one of the effective means for power quality enhancement. As one member of the APF family, shunt APF is connected in parallel to the power grid and cancels the reactive power and harmonics from a group of nonlinear loads so that the resulting total current drawn from the ac mains is sinusoidal. In this thesis, one-cycle controlled APF with three-level converter and ip-iq detecting method is presented for the first time. Taking advantage of the ip-iq detecting method based on the instantaneous reactive power theory, one-cycle controlled APF presented in this thesis can compensate harmonic component, reactive power component, harmonic and reactive power component altogether, respectively. Moreover, even under the distorted or asymmetric three-phase power source voltage working condition, the power source currents are sinusoidal when compensated by this APF. In addition, the three-level diode-clamped converter is used as the power stage for this APF, which provides more than two voltage levels and less distorted waveform. Hence, it offers many benefits for higher voltage and higher power applications. Based on the analysis of circuit configuration, control reference signals generation and control strategies for this APF, the control functions are deduced and the simulation model is developed. Furthermore, the circuit simulation is carried out under different working circumstances, such as symmetric three-phase power source voltage with or without waveform distortion, asymmetric ones without waveform distortion, for different compensation objectives including harmonic component compensation, reactive power component compensation, harmonic and reactive power compensation altogether. And the theoretical analysis and simulation results verify that this APF can effectively eliminate harmonics and compensate reactive power according to different compensation targets and functions well even under the distorted or asymmetric
三电平逆变器SVPWM过调制控制策略综述
Ⅵ慈警
淤一
巡哕
图５典型双模式过调制
ｔｙｐｉｃａｌ ｄｕａｌ—ｍｏｄｅ ｏｖｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
Ｅ１８３在傅立叶谐波分析的基础上，提出了一种基 于角度控制的分段ＳＶＰＷＭ过调制算法，但只是
这种方法有较低的谐波畸变率（ＴＨＤ），但是 有相对复杂的控制算法，并且查表需要较大的内 存空间［２¨，因此适合于对谐波指标要求较高的 应用。 ３．４典型单模式过调制策略 这种方法借鉴了Ｓ．Ｂｏｌｏｇｎａｎｉ的思想［Ｉ］，通 过离线计算得到修改后的参考电压矢量的幅值与 ｍ的非线性关系，同时修改参考电压矢量的幅值 和相位，用一种控制模式即可实现从线性区到最 大调制的平滑过渡。修正后的电压矢量运行轨迹 如图６中黑粗线所示。
应用在两电平ＳＶＰＷＭ算法中，在三电平中的应
用有待研究。文献Ｅｚ０３提出了磁场定向控制中的 ＳＶＰＷＭ过调制策略，其思想和３．３节中的方法类 似。文献［－２４３介绍了过调制策略在电流型逆变器 中的应用。文献Ｅｚ５３介绍了过调制策略在双级矩 阵变换器中的应用。 ４
现有过调制策略存在的问题
过调制控制策略是在人们对电机输出转矩及
矿＝，ｒ／３，用Ｈ。代替ｙ。ｒ。如果｝Ｖ。ｆ Ｉ足够大，随着 ｙ。ｒ的旋转，ｙ。ｒ的端点在六边形的一个顶点停留 一段时间以后，直接跳到另一个端点，轨迹就是六 边形的６个顶点。
３过调制控制策略
针对过调制运行时出现的问题，国内外很多 学者进行了研究，至今已取得了多项成果［１３￣３ 下面介绍几种典型的过调制策略。 ３．１最小相角误差过调制策略 其基本原理是：对Ｖ。ｔ的端点轨迹超出六边 形的部分，保持ｙ。ｒ的相位角不变，将ｙ。ｒ的端点 强制固定在六边形上形成新的矢量ｙ７，同时未超 出六边形的部分仍保留为圆形。因此，最后ｙ甜 的端点轨迹为口６段圆弧、６ｆ段直线、ｃｄ段圆弧， 如图３所示。因为ｙ７与ｙ。ｔ有相同的相角，故这 种方法具有最小相角误差的优点。 这种方法较３．１节中的方法复杂，计算量大， 电压、电流波形失真程度也比最小相角误差过调 制大。然而，它可以达到最大调制度为１，此时输 出电压基波幅值为２Ｌ厂。。／兀，充分利用了直流母线 电压［２２１。 ３．３典型双模式过调制策略 这种方法借鉴了Ｊｏａｃｈｉｍ Ｈｏｌｔｚ的思想‘引，将
三电平变流器LCL滤波器设计
源 阻尼控 制策 略设计 滤波器 。基于三 电平变 流器并 网运行 时 的电流瞬态 过程 ， 分析纹 波 电流 脉动情 况 ， 并给 出
详细 的设计方 法 ． 最后通 过实验 验证 了设计 的可行 性 。 关键 词 ： 波器 ：无源 阻尼 ；变流器 滤
中 图分 类 号 ：Ｎ １ Ｔ７３ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １０ （０ ２ ０ — ０ ５ ０ １０ — ０ Ｘ ２ １） ９ ０ ５ — ３
流 侧 采 用 Ｌ Ｌ滤 波 器 ， 有 效 削 弱 谐 波 的 同 时尽 Ｃ 在
量 减 小 成 本 。 整 流侧 控 制 策 略 可 采 用 传 统 单 Ｌ控 制 策 略【， ２ 设 为 总 电感 量 ， Ｊ 则输 入 电流 表达 式 为 ：
洲 一 ＋ ＋ ｄＳＵｅ 甄 ∞ ｔ Ｉ－ｄ ｄ
第４ ６卷 第 ９期
２１ ０ ２年 ９ 月
电力 电子技 术
Ｐ ｗｅ ｌｃ ｒ ｎｃ ｏ ｒＥ ｅ ｔｏ ｉｓ
Ｖｏ． ６，Ｎ ． １ ４ ｏ９ Ｓ ｐ ｅ ｅ ０ ２ ｅ ｔ ｍｂ ｒ １ ２
三 电平变流器 Ｌ Ｌ滤波器设计 Ｃ
王 继 忠 。丁 冠 舒
（ 中国矿业 大学 ，江苏 徐州 ２ １０ ） ２ ０ ８
时 ， 足 瞬态 电流 跟 踪 要 求 的 电感 设 计 。 满 图 ５示 出 电流 过 零 （ ｔ Ｏ 处 附 近 。 个 Ｐ ｔ＝ ） ｏ 一 ＷＭ 开 关 周 期 中 的 电 流 跟 踪 瞬态 过 程 波 形 。稳 态 条 件 下 ， ０ ≤ 时 ， ＝ ， 有 ： 当 ≤ｔ ｓ Ｏ且
摘要 ： Ｃ Ｌ Ｌ滤波器 在 当今 电力 电子装 置中 广泛应 用 ， 而 Ｌ Ｌ滤 波器存 在谐 振 问题 ， 果没有 合适 的 阻尼或控 然 Ｃ 如 制方法 ， 难保 证系统 的稳定性 能 。该设计 以三 电平 双馈 式风 电变 流器 为平 台 ， 用传 统 的电网 电压 定 向和 无 很 采
预测控制三电平并联型有源电力滤波器系统
０ 引 言
在 高压 、 大功 率应 用方 面 ， 源 电力 滤波 器往 有 往采 用 多 电平 拓 扑结 构 ， 产 生 多 阶梯 、 失真 能 低
的 电压 波 形 ， 有 开关损 耗 小 、 率 高 的优 点 。考 具 效 虑到 控制 的复 杂 性 与 成本 问题 ， 电 平有 源 电力 三 滤波 器有 很好 的应 用前 景 。 三 电平 并联 型有 源 电力 滤 波器 （ ｈ ｎ ｃｉ Ｓｕｔ ｔｅ Ａ ｖ Ｐ ｗ ｒ ｉｅ ， Ａ Ｆ 系统 实 时 跟 踪 负 荷 有 谐 波 电 ｏ ｅ ｌ ｒ Ｓ Ｐ ） Ｆｔ 流变 化 时 ， 常是 在 当前 时 刻 检 测 出 负 载 的谐 波 通
ｒ ｌｙ ｃ ｕｓ ｄ ｂ ｓ ｍ ｐ ｉｇ ａ ｃ ｌｕｌｔｏ ｅａ ａ ｅ ｙ ａ ｌｎ ｎｄ ａ ｃ ａ ｉｎ， ａ ｄ ｈｅ ｎ ｔ ＤＣ ｏｔ ｇ ｈ ｄ ｆｕｃｕａｉｎ． Ａｉ ｎ ｔ ｐ ｏ ｌ ｍｓ， ａ ｄ ｕｂｅ ｖ ｌａ ｅ ａ ｌ ｔ ｔ ｏ ｍｉ ｇ ｈｅ ｒ ｂ ｅ ｏ ｌ
２ Ｃ ａ ｇｈ ｉｅｓｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，Ｃ ａ ｇ ｈ ０ ０ ． ｈ ｎ ｓａ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｙ Ｔ ｈ ｎ ｓ ａ４１ ０ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｒｅｌ ｅ ｓ ｕ ｔ ｃ ｖ ｏ ｅ ｆ ｔ （ Ａ Ｆ ｃ ｍ ｕ ｒ ｅ ｕ ｅｉ ｌ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔ ａ ｅｉｈ ｒｎ ｓｒ ｃ ： ｈｅ — ｖ ｌ ｈ ｎ ｔ ｅｐ ｗ ｒ ｌ ｒ Ｓ Ｐ ） ｏ ｐ ｔ ｉ ｄｎ ｍ ｒ ａ ｃ ｎｒ ｓ ｍ ｈ ｄｔ ｅｅ ｔ ｅ ａｉ ｅ ｉ 南 长 沙 ４ ０ ０ ） ． １ ０ ０
摘 要 ： 对 三 电 平 并 联 型 有 源 电 力 滤 波 器 数 控 系 统 仔 在 采 样 、 算 等 引 起 的 固 针 计 李 晓 迅 （ ９７ ） １８ ， 男
基于二阶广义积分的单相有源电力滤波器
幅值。因此，可以将 iˉLα (s) 视为参考栅极电流 i*s ，即：
得正确的参考补偿电流 i*c ，如式（6）所示。补偿电流
误差 Δi c 的计算方法如下所示：
Δi c = i*c - i c
（13）
S4），PCC 上的实际补偿电流 i c 由磁滞电流控制器控
150000）
摘要：为了有效抑制小型低功耗单相负载的谐波电流，设计了一种基于二阶广义积分控制方法的
单相有源电力滤波器（APF）。该滤波器在无电压先验信息的情况下，使用二阶广义积分算法处理
失真的负载电流，从而获得正确的参考栅极电流。因此，无需提供电压传感器，仅使用两个电流传
感器来测量负载和转换器电流。此外，无需使用比例积分调节器，并且无需为确定栅极电流幅值
第 29 卷
Vol.29
第 10 期
No.10
电子设计工程
Electronic Design Engineering
2021 年 5 月
May 2021
基于二阶广义积Leabharlann 的单相有源电力滤波器李 斌 1，肖景瑞 2，吴贵民 2
（1. 国家电网公司直流建设分公司，北京 100000；2. 国网黑龙江省送变电工程有限公司，黑龙江 哈尔滨
1 无电压传感控制器
文中所研究 APF 的电源电路是一个具有直流电
容 C dc 的单相 H 桥 PWM 转换器。通过调节直流链电
*
c
容上的电压并控制参考滤波器电流 i ，以补偿栅极
电 流 的 电 流 谐 波 。 电 压 源 转 换 器（Voltage Source
Converter，VSC）[7] 的 交 流 侧 通 过 电 感 L c 连 接 到 公 共
三电平有源电力滤波器死区效应分析与补偿
三电平有源电力滤波器死区效应分析与补偿黄海宏;江念涛;黄楠楠;王海欣【摘要】In view of the dead-time effect of APF(Active Power Filter),the generation principle of the deadtime effect is analyzed on the basis of three-level switching state equations and three-level APF equivalent switching circuit.The linear relationship between the dead-time and the current tracking error is derived,and the effect of dead-time is illustrated.A dead-time compensation approach is proposed,and its control principle diagram is given.The performance of the system is analyzed in aspects of closed-loop parisons between the system with and without dead-time compensation indicate that with dead-time compensation,the system has better steady state performance.Simulative and experimental results demonstrate that the proposed method can effectively suppress the dead-time effect.%针对有源电力滤波器(APF)的死区效应问题,在三电平APF等效开关电路的基础上,从死区效应生成原理出发,结合三电平开关状态方程,推导出死区时间与电流跟踪误差之间的线性关系,阐释了死区时间带来的影响.提出了一种死区补偿方法,给出了补偿方法的控制原理图,并从控制系统的闭环特性角度分析了系统的性能.对比了无死区系统与死区补偿系统的性能,发现后者具有更好的稳态性能.通过仿真和实验结果表明所提方法能有效抑制死区效应.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2017(037)011【总页数】5页(P99-103)【关键词】三电平有源电力滤波器;死区效应;状态方程;跟踪误差;闭环特性;有源滤波器【作者】黄海宏;江念涛;黄楠楠;王海欣【作者单位】合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TN7130 引言随着现代社会的飞速发展，电能质量问题日益凸显。
三电平二极管中点箝位式有源电力滤波器的研究和发展
ｎｅ ｔａ — ｏ ｎ ｏｔｇ ｕ ｒ ｐ ｉ ｔｖ ｌａ ｅ ｌ
０ 引言
近些 年 ， 由于 电力 电子装 置的大 量使 用 ， 电力 系统 中的非 线 性 负 载 引 起 了严 重 的 电能 质 量 问 题， 例如 产生 大 量 的谐 波 和 无功 功 率 。谐 波 电 流
功补 偿成 为电力 系统领 域必 不可少 的组 成部分 。
ｔ ｒ ｅ ｌ ｖ ｌ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｈ ｓｇ ｅ ｔ ｒ ｍｏ ｅ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆＡＰ ． Ｃ ｍｐ ｒｄ ｗｉ ｈ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｈ ｅ — ｅ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｒ ａｌ ｐ ｏ ｔｄ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ Ｆ ｅ ｔ ｙ ｈ ｏ ａ ｅ ｔ ｔｅ ｔ ｉ ｏ ａ ｈ ａ ｉ
第３ ３卷
第 ２期
电力 电容器 与无功补偿
Ｐｗ ｒ ａａｉ ｒ Ｒ ａｔ ｅＰ ｗ ｒ ｏ ｐ ｎａｉ ｏ ｅ Ｃ ｐｃ ｏ ＆ ｅｃｖ ｏ ｅ ｍ ｅｓｔ ｎ ｔ ｉ Ｃ ｏ
２１ ０２年 ４月
Ｖ １３ ． ０ ． ３ Ｎｏ ２ Ａｐｒ ２ ２ ． ０１
基于复合控制的三电平APF的研究
基于复合控制的三电平APF的研究付瑞清【摘要】Traditional PI control algorithm has been unable to track control signal without static error,as the controlled variable of the active power filter is high frequency harmonic and reactive current.This paper introduces the composite controller which is used to control the output current of APF,in order to improve the accuracy of steady state and dynamic response speed.As for the delay problem introduced by digital control,the effect of delay on current compensation is analyzed,and the solution of harmonic current prediction control is put forward.Based on the analysis of three-level APF model,a Matlab simulation model based on three level space vector modulation (SVPWM) is built,and the algorithm is verified on a 50 kVA prototype.Simulation analysis and experimental results show that composite control based current tracking control can improve the steady state accuracy of APF current inner-loop compared to traditional PI control.%有源电力滤波器(APF)的被控量为高频谐波及无功电流,传统的PI闭环控制已不能实现无静差的跟踪被控信号.为了提高APF的补偿精度及动态响应速度,引入复合控制器对APF输出电流进行控制.针对数字控制引入的延时问题,分析了延时对电流补偿效果的影响,并提出了谐波电流预测控制的解决方法.最后在对三电平APF模型分析的基础上,搭建了基于三电平空间矢量调制(SVPWM)的Matlab仿真模型,并在一台50 kVA的样机上对上述算法进行了验证.仿真分析和实验结果显示基于复合控制的电流跟踪控制相比于传统的PI控制能够有效地提高APF电流内环的稳态精度.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2017(045)014【总页数】8页(P105-112)【关键词】三电平;复合控制器;预测控制;SVPWM【作者】付瑞清【作者单位】中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中分公司,河南郑州450000【正文语种】中文电力系统中的电力电子装置的广泛应用给电力系统引入了大量的谐波和无功。
三电平DPWM光伏逆变器的中点平衡控制
三电平DPWM光伏逆变器的中点平衡控制龚仁喜;钟榕蓉;刘畅;彭立亮【摘要】传统中点平衡控制方法运用在三电平DPWM（discontinuous pulse-width modulation）逆变器中会打乱DPWM的箝位区域,从而使DPWM策略失效。
针对该问题提出了一种新的中点平衡控制方法。
此方法在中点电位波动大于正限值时将距离负电平最近的一相箝位于负电平,在小于负限值时将距离正电平最近的一相箝位于正电平,由此推算出调中点电位时刻应注入调制波的零序电压分量。
搭建Simulink模型及由DSP控制器和Q8构成的半实物仿真实验平台,对所提算法分别进行了离线仿真及硬件在环（hardware-in-the-loop,HIL）仿真实验,证明了所提算法的可行性及有效性。
此方法能简单有效地控制中点电位平衡,无需在每个载波周期都进行复杂的计算即可达到控制目的,同时能确保DPWM低开关损耗的特性。
【期刊名称】《重庆理工大学学报》【年(卷),期】2016(030)009【总页数】8页(P87-94)【关键词】中点平衡控制;不连续脉宽调制;三电平逆变器;硬件在环仿真【作者】龚仁喜;钟榕蓉;刘畅;彭立亮【作者单位】广西大学电气工程学院,南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TP23二极管箝位式电路拓扑(NPC)是运用最为广泛的多电平并网逆变器拓扑。
相比传统两电平逆变器，NPC逆变器具备du/dt、总谐波畸变率(THD)小、器件电压应力低的优点，所以更适用于中高压大功率电能变换和交流驱动场合[1-2]。
随着光伏电站功率的不断攀升[3]，NPC逆变器将逐渐成为大中型并网光伏逆变器的主流结构。
在电力变换系统中，器件损耗(包括导通损耗和开关损耗)是影响系统效率至关重要的一环，而变换器的开关损耗与具体的调制方式有很大关系，改进调制方式可以在一定程度上减小开关损耗。
为此，有学者提出了不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation，DPWM),将每个开关周期的开关次数降低到连续调制(continuous pulse width modulation， CPWM)时的2/3，大大地降低了开关损耗。
基于简化三电平算法的有源电力滤波器研究
图 ３三 电平 电压 空 间 矢 量 图 的 简化
当判 断参考 电压 空 间矢量所 在 的位 置 时 ，只 需 要 判 定它 是 落在 哪 个小 六边 形 里 ，用 表 参 考 来 电压空 问矢量 位于 的小六 边形 号 ，再经过 坐标平 移
即可将 三 电平 电压 空 间矢量半 面简化 为两 电平 电压
０ 引 言
有源 电力滤 波器 （Ｐ ） 为 一种 用于 动态 抑 制 Ａ Ｆ作 谐波 ，补 偿无 功 的新型 电力 电子 装置 ，可 以克服 传
统 无 源 电力 滤 波 器 的 缺 点 ，成 为 近 年 来 电工 技 术 领 域 研 究 的 一 个 热 点 。三 电平逆 变 器 可 以产 生 多 阶梯 、低 失真 的输 出波 形 ，具有 开关器 件承 受 电压 低 、开 关损 耗 小 、效率 高 、低 电磁 干扰 （ＭＩ 等 显 Ｅ ） 著 的优 势 ，将 其应用 于有 源 电力滤 波器 主 回路 ，不 仅大 大提 高 了装置 容量 ，而且 提 高 了谐 波补 偿效 果 和系 统可 靠性 。本 文对 三 电平 逆变 器在 有源 电力 滤 波 器 中的应 用进 行 了研 究 。
ｗｅｅｅｔｂ ｉｈ ｄ Ａｎａｙｓｓｗａ ｄ ｈ ｉ ｌｆ ｄｔｒ ｅ ｌｖ ｌ ｐ ｃ ｅ ｔｒｃ ｎｒ ｌ ｌｏ ｉ ｍ ｎ ｅｃ ｐ ｃｔ ｒｍｉｐ ｉｔｐ ｔｎ ｉｌ ｏ ｔｏ ｒ ｓａ ｌｓ ｅ ． ｌ ｉ ｓｍａ ｅｔ ｔ ｅｓｍｐ ｉｅ ｅ －ｅ ｅ ａ ｅｖ ｃｏ ｏ ｔｏ ｇ ｒｔ ｏ ｉ ｈ ｓ ａ ｈ ａ ｄｔ ａ ａ ｉｏ ｄ ｏｎ ｏｅ ｔａ ｎ ｌ ｈ ｃ ｒ
个 。调制输 出 的 电压状 态均 有可 能取 １ 、一 三 种 、０ ｌ
状 态 。 引入开 关 函数Ｓ 、 、 。 ，则调 制输 出 的三 相 电压 的合成 的电压空 间矢量 表达式 为 ：
无谐波检测环节的三电平有源电力滤波器控制系统
电能质量 ・
低压 电器 （０ １ ｏ２ ２ １ Ｎ ．４）
无谐 波检 测 环 节 的三 电平有 源 电 力 滤 波 器 控 制 系 统
李晓迅 ， 庄 茂 东 ， 张 课
（ 国矿业 大 学 信 电学 院 ， 中 江苏 徐 州 ２ １０ ） ２ ０ ８
摘 要： 针对传统三相 ａ ｃ ｂ 坐标 系控制无法 消除 系统 耦合量 的扰 动 ， 立 了基于 建
ＬＩＸｉ ｏ ｕ ＺＨＵ ａ ｘ ｎ， ＡＮＧ ｏ ｏ ｇ， ＺＨＡＮＧ Ｋｅ Ｍａ ｄ ｎ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｎｏｍ ｔ ｎａ ｄＥｅ ｔｃ ｌ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ｉａＵ ｉ ｒｉ ｆ ｎｎ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， Ｓ ｈ ｏ ｏ ｆｒ ａｉ ｎ ｌ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｈｎ ｎｖ ｓｙｏ ｉ ａｄＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｉ ｏ ｃｉ ｎ ｎ ｅ ｔ Ｍｉ ｇ ｏ Ｘ ｚｏ ２ ０ ８ Ｃ ｉａ ｕｈ ｕ２ １０ ， ｈｎ ）
示。
图 ５ 电流环反馈控制框图
４ 电 网 电压 不 平衡 控 制 研 究
对于 Ａ Ｆ而 言 ， Ｐ 理想 补偿 的结 果是 网侧 电流 全部 为负 载 电流 中的 基 正序 分 量 。为 此 ， 只要 时 刻保证 ｄ轴指令 电流为直 流量 即可 。当 电网不平 衡时 ， 传统 锁相环 检测 到 的相位不 是 正序分 量 ， 此 时无法 保证 ｄ轴 指 令 电流 为直 流 量 ， 而 不 可避 从 免 向 电网注入谐 波 电流 。只要 准确 检测 到电 网电 压正 序分 量 的相 位 ， 能保 证 电 网 电压 不 平 衡 时 就
种 用 于动态 抑制 谐 波 、 偿无 功 的新 型 电 力 电 补
补偿效 果 。 近 年 来 ， 谐 波 检 测 的 Ａ Ｆ控 制 方 无 Ｐ 法， 因其 具有 不需 要 检 测 和计 算 负 载 中谐 波 及 无 功 电流等一 系列 优点 ， 引起 了人 们 的关 注 。对 于 Ａ Ｆ的无 谐 波 检测 控 制 ， Ｐ 有代 表 性 的方 法 是 直流
T型三电平PCS电能质量辅助治理控制策略
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T型 三 电 平 PCS电能质量辅助治理控制策略
等 问 题 易 引 起 电 网 电 流 出 现 三 相 不 平 衡 现 象 ，其
中电流负序分量在基波正序同步旋转坐标系下表 现为频率为2〇v 的正弦和余弦信号，即二倍频的不
比 例 积 分 （P I)+ 矢 量 P I(V P I)的 电 能 质 量 辅 助 治 理 控 制 策 略 。在 同 步 旋 转 坐 标 系 下 ，通 过 P I 控 制 器 实 现 基 频 有
功 功 率 、无 功 功 率 的 控 制 ，而 V P I控 制 器 实 现 不 平 衡 负 荷 下 的 负 序 电 流 补 偿 ；在 两 相 静 止 坐 标 系 下 ，通 过 VPI
现 代 用 电 设 备 中 非 线 性 负 荷 、三 相 不 平 衡 负 荷 逐 渐 增 多 ，其 产 生 的 非 线 性 电 流 和 不 平 衡 电 流 作用在电网阻抗上造成了并网点电压畸变和电压 不 平 衡 ，严重影响了供电电能质量1〃1。 由 于 PCS 的 拓 扑 结 构 为 电 压 源 型 逆 变 电 路 拓 扑 ，与并联型 有 源 电 力 滤 波 器 、静 止 无 功 发 生 器 相 同 ，因此若在 P C S 中加入相应的控制策略，可实现电能质量治 理功能[541，一方面，可 有 效 利 用 P C S 容 量 ，另一方 面 ，可节约电能质量治理成本。
基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 （51777002) ; 北京 市 高 水 平 创 新 团 队 建 设 计 划 （IDHT20180502) 定 稿 日 期 ：2 0 2 0-11-25 作 者 简 介 ：周 京 华 （1 9 7 4 - ) , 男 ，教 授 ，研 究 方 向 为 大 功 率 电力电子变换技术。
LCL滤波的单相三电平PWM整流器比例谐振控制
LCL滤波的单相三电平PWM整流器比例谐振控制聂海龙;徐定成【摘要】鉴于电流环传统PI控制存在稳态误差等缺点,在网侧电流外环中采用准比例谐振（PR）控制器,减小稳态误差及实现网侧单位功率因数的同时,可针对特定次谐波进行补偿;采用电网电压前馈策略以减小电网电压对电流环的干扰;使用单相三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术,在进一步抑制谐波的同时易于数字化实现。
仿真分析验证了所提方法的正确性和可行性。
【期刊名称】《电器与能效管理技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P61-66)【关键词】三电平PWM整流器;LCL滤波器;PR控制器;电网电压前馈;空间矢量脉宽调制【作者】聂海龙;徐定成【作者单位】重庆长厦安基建筑设计有限公司,重庆400044;;【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言PWM整流器具有直流侧电压可控，网侧输入电流谐波含量小，能量可双向流动以及可实现单位功率因数等优点，广泛应用于工业领域，如统一潮流控制器、混合并联型有源电力滤波器以及光伏并网发电等场合。
其中，三电平PWM整流器因其功率器件电压应力低，能降低器件的耐压等级以及减小开关损耗等优点，特别适合于电压等级较高的中、大容量整流场合［1］。
PWM整流器采用的滤波器主要有L型和LCL型两种。
LCL型滤波器对高次谐波具有更好的衰减能力，可在总电感值比L型滤波器小得多的情况下，得到相同的滤波效果。
由于三电平PWM整流器电压等级高、容量大，开关频率相对较低，采用LCL型滤波器能够得到更好的滤波效果，但LCL型滤波器是一个三阶环节，对系统的控制策略要求更高。
采用网侧电流直接闭环控制的LCL型滤波的PWM 整流系统是不稳定的。
目前，抑制LCL型滤波器谐振，增加系统稳定性的方法主要有有源阻尼法［2-4］、无源阻尼法［5-6］等。
无源阻尼法是在 LCL滤波器的电容支路中串入阻尼电阻来增加系统的稳定性。
但阻尼电阻的存在增加了系统的功率损耗，降低了系统效率，不适合于电压等级高、容量大的三电平PWM整流系统。
基于ip-iq算法的DSP并联有源电力滤波器设计
基于ip-iq算法的DSP并联有源电力滤波器设计
赵丽红;刘海;王春晓
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2010(023)002
【摘要】非线性负载的使用为电力系统注入了大量的高次谐波,为了补偿谐波,提高电力系统的供电质量,基于瞬时无功功率理论的ip-iq口算法作为谐波和无功电流的检测方法,成为电力系统有源谐波补偿的重要研究课题,使用以DSPTMS320C5416为核心的数字控制系统对电网信号进行采集、检测、数据处理及计算,得到相关高次谐波的信息并产生PWM控制信号至驱动电路,以控制有源滤波器对电网中各次谐波进行补偿,达到改善电能质量的效果.
【总页数】3页(P76-78)
【作者】赵丽红;刘海;王春晓
【作者单位】山东大学威海分校,山东,威海,264209;山东大学威海分校,山东,威海,264209;山东大学威海分校,山东,威海,264209
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于p-q和ip-iq的并联有源电力滤波器的研究 [J], 辛占强;席自强;黄文聪;齐磊
2.基于DSP的有源电力滤波器设计 [J], 王彩霞;周志文
3.基于ip-iq算法的DSP电力谐波检测仪的设计 [J], 张耀文;刘海
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i p 2i q 检测法的单周控制三电平有源电力滤波器雷 鹏1,周 林2(1.云南电力试验研究院(集团)有限公司电力研究院,昆明650051;2.重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室,重庆400044)摘 要:并联型有源电力滤波器A PF 可以有效补偿由非线性负载产生的谐波和无功功率电流。
为了实现单独对谐波分量、无功功率分量进行补偿,或者对谐波和无功功率分量同时进行补偿这些不同的补偿目标,同时为了满足大功率、高电压和输出电流波形畸变小的需要,提出了将中点箝位变换器和i p 2i q 电流检测法应用于单周控制有源电力滤波器的方法。
采用i p 2i q 电流检测算法可分离出负载电流中的谐波分量、无功功率分量,且电网电压波形畸变不影响检测结果,故可提供不同补偿目标的参考信号。
理论推导和仿真结果表明,该法能分别单独补偿谐波分量、无功功率分量,或者同时补偿谐波和无功功率分量,而且电网电压波形畸变不影响补偿效果。
通过将i p 2i q 电流检测法运用于单周控制三电平有源电力滤波器,既实现多种补偿目标,又具有电网电压波形畸变不影响补偿效果、单周控制策略简单、三电平变换器输出电流波形畸变小的优点。
关键词:三电平;i p 2i q 检测法;三相三线制;有源电力滤波器;单周控制;电压波形畸变中图分类号:TM761;TN713文献标志码:A 文章编号:100326520(2007)1120143207基金资助项目:教育部“春晖计划”科研项目(2003589213);重庆大学骨干教师资助计划项目(2003A22)。
Project Supported by Chunhui Project of State Education Minis 2try of China (2003589213),Chongqing University for Teachers (2003A22).One 2cycle Controlled Three 2level Active Pow er Filterwith the i p 2i q Detecting MethodL EI Peng 1,ZHOU Lin 2(1.Electric Power Research Instit ute ,Yunnan Elect ric Power Research and Test Instit ute (Group )Co.,Lt d.,Kunming 650051,China ;2.High Voltage Engineering and Electrical New Technology Key Laboratory of t he Education Minist ry ,Chongqing U niversity ,Chongqing 400044,China )Abstract :A shunt active power filter (APF )is a device that compensates reactive power and harmonic currents from a group of nonlinear loads.In order to not only compensate harmonic component ,reactive power component ,both harmonic and reactive power component ,respectively ,but also apply APF to higher voltage ,higher power and low 2er distortion of output current waveform applications ,a one 2cycle controlled A PF with neutral 2point 2clamped (N PC )converter and the i p 2i q detecting method is presented for the first time.With the i p 2i q detecting algorithm ,reference signals for different compensation objectives are generated by calculating load harmonic component and reactive pow 2er component ,respectively.The theoretical analysis and circuit simulation results verify that this APF can f ulfill harmonics compensation ,reactive power elimination ,both harmonic and reactive power component compensation ef 2fectively.In addition ,there is no influence on compensating results under distorted voltage circumstance.There 2fore ,applying the i p 2i q detecting method to one 2cycle controlled three 2level A PF has merits of multiple compensating objectives ,no influence on compensating results ,simplicity of one 2cycle control strategy and lower distortion of out 2put current waveform.K ey w ords :three 2level ;i p 2i q algorithm ;three 2phase three 2wire ;active power filter ;one 2cycle control ;voltage dis 2tortion0 引 言随着大量电力电子设备的运用,电力系统的电能质量受到了影响,电力污染的危害越来越大。
非正弦的平衡或不平衡负载电流产生大量的谐波、无功功率,降低了电力系统的效率,威胁电网的安全运行,许多学者从事有源电力滤波器(Active Power Filter ,A PF )的研究。
单周控制是一种非线性的控制方法,最早由美国学者Keyue M.Smedley 和Slobodan Cuk 提出[1]。
其控制思想是:在一个周期内,通过控制变换器的开关占空比d ,使得开关变量的平均值等于控制参考量或者与控制参考量成一定比例,从而消除稳态和动态误差,电路结构简单,响应速度快。
但其应用有两方面不足:①只能同时对谐波和无功功率・341・ 第33卷第11期2007年 11月高 电 压 技 术High Voltage EngineeringVol.33No.11Nov. 2007图1 基于三电平变换器和i p2i q检测法的单周控制APFFig.1 One2cycle controlled active pow er f ilter with three2level converter and i p2i q detecting method进行补偿,补偿目标单一[2210]。
②其控制目标为u s =Ri s,电源电流i s随电源电压u s变化,无法解决电,在电压波形畸变严重时,甚至无法使用[2210]。
随着现代电力系统的发展,电力负载的形式表现出多样化,具有不同的补偿要求,如:单独对谐波进行补偿可减小A PF的备用容量,提高功率器件的使用效率;单独补偿无功功率可以提高系统的功率因数,降低损耗;同时补偿谐波和无功功率可以使得经补偿后,电网电流波形正弦,电流中只含有基波的正序分量。
基于瞬时无功功率理论[11]的i p2i q电流检测法[12,13]可分别检测谐波分量、无功功率分量,也可同时检测谐波和无功功率分量;且电网电压波形发生畸变时,也可精确检测出各有害电流分量。
故将i p2i q检测方法和中点箝位变换器(Neut ral Point Clamped,N PC)[14217]引入单周控制A PF既能实现不同的补偿目标;甚至在电网电压波形发生畸变时,也能进行有效补偿;同时还具有单周控制策略简单、三电平变换器输出电流波形畸变小、适用于高电压、大功率变换的优点。
1 电路结构本文提出基于三电平变换器和i p2i q检测法的单周控制有源电力滤波器见图1。
图中三相三线制中点箝位变换器作为主电路结构,以并联的方式接入电网,对谐波和无功功率分量进行补偿。
以变换器图2 检测负载谐波的i p2i q电路Fig.2 i p2i q method for h armonicscomponent detectiona相桥臂为例,4个功率器件从上到下分别为S a1p、S a2p、S a1n、S a2n,其驱动信号分别为Q a1p、Q a2p、Q a1n、Q a2n。
变换器b相和c相同理。
当A PF的主电路结构确定后,A PF控制参考信号的产生和控制策略的选择将成为保证其补偿性能优劣的关键点。
本文采用i p2i q检测电路检测负载的谐波分量、无功功率分量,同时检测谐波和无功功率分量,并产生相应的A PF控制参考信号;采用单周控制法对中点箝位变换器进行控制,使得补偿电流跟随控制参考信号。
2 有源电力滤波器控制参考信号的产生在基于瞬时无功功率理论的i p2i q检测方法中,采用与电源电压同相位的正余弦信号代替电源电压本身参与运算,故不会受电源电压波形畸变的影响,检测结果精确。
且i p2i q检测方法是一种实时计算,适合于实时检测。
2.1 i p2i q法检测负载谐波分量的情况用于检测负载谐波分量的i p2i q电路见图2。
为了消除电源电压波形畸变对检测结果的影响,锁相・441・Nov.2007High Voltage Engineering Vol.33No.11 环(Phase Lock Loop ,PLL )电路和函数发生器用于产生与电源电压同相位的正余弦信号。
图2中,U sa 为电网a 相电压;i La 、i L b 、i Lc 分别为a 、b 、c 相的负载电流;变换矩阵C 32和C 定义如下:C 32=231-1/2-1/203/2-3/2,C =sin ωt-co s ωt -co s ωt-sin ωt。