基于模块化多电平变换器的有源电力滤波器MMC-APF(modular multilevel converter-based active power filter)是用来处理非线性负载对电网带来的污染问题最有效的拓扑之一。提出了一种基于改进有限状态多步模型预测控制的MMC-APF,仅通...基于模块化多电平变换器的有源电力滤波器MMC-APF(modular multilevel converter-based active power filter)是用来处理非线性负载对电网带来的污染问题最有效的拓扑之一。提出了一种基于改进有限状态多步模型预测控制的MMC-APF,仅通过基波同步旋转坐标系实现对所有谐波的控制。首先,使用PI加重复控制的电流环复合控制得到上、下桥臂预导通子模块数,在此基础上进行多步交流侧电流模型预测,最终得到桥臂投入子模块数的最优解,缩小了寻找目标函数最优电平的搜索范围,无需设计权重因子,每相桥臂子模块的总投入数为[N-1,N+1],交流侧输出电平数最大可达2N+1,提高了MMC-APF交流侧电流补偿精度,并改善了系统动态性能。最后,搭建了MMC-APF平台,仿真和实验结果与理论分析一致,进一步验证了所提研究方案的可行性和有效性。展开更多
中压(medium voltage,MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振,放大公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)不适用于中压配电网场合,且只抑...中压(medium voltage,MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振,放大公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)不适用于中压配电网场合,且只抑制谐波不能解决谐波与谐振同时存在的问题,提出了一种基于模块化多电平的并联型有源电力滤波器(modular multilevel converter based SAPF,MMC-SAPF)的谐振阻尼技术。首先分析了MMC-SAPF的工作原理,采用载波移相调制策略(phase shifted carrier PWM,PSC-PWM)以及电容电压平衡控制策略,以实现MMC-SAPF的高等效开关频率。然后分析了MV配电网的谐振机理,指出谐波抑制策略失效的原因,在此基础上,提出将MMC-SAPF控制为谐振频率处的虚拟电阻,提高系统阻尼比以治理谐振。搭建了一台60 V/2 kVA的实验样机,并构建7次谐振环境,实验结果验证了复合控制策略阻尼谐振的有效性。展开更多
现代电力系统存在大量的非线性负载,产生的电流谐波严重污染电力环境,三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波的电力电子装置。该文设计了三电平APF电流环,并使用二阶广义积分器(second-order general integr...现代电力系统存在大量的非线性负载,产生的电流谐波严重污染电力环境,三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波的电力电子装置。该文设计了三电平APF电流环,并使用二阶广义积分器(second-order general integrator,SOGI)锁相环提升谐波补偿效果。为观测APF系统的负载电流、网侧电压/电流等多路电量,设计了基于以太网上位机的三电平APF实验监测平台。平台使用W5300芯片搭建以太网通信电路硬件,使用Visual Studio编写APF监控系统上位机软件。实验结果表明该实验平台能够有效补偿谐波电流,基于以太网上位机可观测多路电压、电流波形,以及控制系统内部变量,便于实验平台的调试和监测。展开更多
船用直流电网的主谐波频率高达数千赫兹,并且谐波成分在几千至十几千赫兹均有分布。传统的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)基于时域信号对谐波进行跟踪抑制,受制于运算时硬件造成的固有延时,无法准确跟踪高频率的谐波。鉴于此...船用直流电网的主谐波频率高达数千赫兹,并且谐波成分在几千至十几千赫兹均有分布。传统的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)基于时域信号对谐波进行跟踪抑制,受制于运算时硬件造成的固有延时,无法准确跟踪高频率的谐波。鉴于此,论文分析并设计了基于时延陷波滤波x-最小均方(filter-x Least Mean Square,FXLMS)算法的自适应APF。所设计的APF能抑制20kHz以内的若干个任意频点的谐波。搭建了基于现场可编辑逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的APF试验平台进行试验验证。试验以5kHz、10kHz、15kHz的复合频率谐波为例,APF装置对预设谐波频点抑制效果均达到24dB以上,实现了对高频谐波抑制。展开更多
为进一步提升有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)性能,提出一种考虑延时补偿的APF预测无差拍重复控制算法。首先,根据奇数次谐波进行dq坐标变换后为偶次频率分量的特点,通过计算谐波周期的最小公倍数实现快速的指令电流周期预测...为进一步提升有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)性能,提出一种考虑延时补偿的APF预测无差拍重复控制算法。首先,根据奇数次谐波进行dq坐标变换后为偶次频率分量的特点,通过计算谐波周期的最小公倍数实现快速的指令电流周期预测。同时,采用延时信号消除算法(Delay Signal Elimination,DSE)与低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)相结合提取基波分量,有效提高了指令电流提取效率。然后,提出通过固定延时后启动AD采样的方法降低无差拍控制下采样前端延时对系统的影响。进而,引入重复控制,并给出了考虑鲁棒性约束下重复控制参数选取方法。最后,通过MATLAB仿真和实际物理实验验证了所提改进控制算法的正确性和有效性。展开更多
为了尽可能提高电网电能质量,将MMC(Modular Multilevel Converter,MMC)应用于电网谐波的补偿,构成基于MMC的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)。本研究针对MMC-APF无源控制(Passivity Based Control,PBC)系统在电网运行过程中...为了尽可能提高电网电能质量,将MMC(Modular Multilevel Converter,MMC)应用于电网谐波的补偿,构成基于MMC的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)。本研究针对MMC-APF无源控制(Passivity Based Control,PBC)系统在电网运行过程中内环存在干扰导致参数波动与谐波补偿精度的问题,设计基于内模控制(Internal Model Control,IMC)的内模观测器(Internal Model Observer,IMO)与端口受控的耗散哈密顿(PortControlled Hamilton with Dissipation,PCHD)模型的PBC综合控制策略。在Matlab/Simulink平台搭建稳态与电网电压跌落两种状态下的控制系统,仿真结果证明了本设计的控制系统的正确性与优越性。展开更多
文摘基于模块化多电平变换器的有源电力滤波器MMC-APF(modular multilevel converter-based active power filter)是用来处理非线性负载对电网带来的污染问题最有效的拓扑之一。提出了一种基于改进有限状态多步模型预测控制的MMC-APF,仅通过基波同步旋转坐标系实现对所有谐波的控制。首先,使用PI加重复控制的电流环复合控制得到上、下桥臂预导通子模块数,在此基础上进行多步交流侧电流模型预测,最终得到桥臂投入子模块数的最优解,缩小了寻找目标函数最优电平的搜索范围,无需设计权重因子,每相桥臂子模块的总投入数为[N-1,N+1],交流侧输出电平数最大可达2N+1,提高了MMC-APF交流侧电流补偿精度,并改善了系统动态性能。最后,搭建了MMC-APF平台,仿真和实验结果与理论分析一致,进一步验证了所提研究方案的可行性和有效性。
文摘中压(medium voltage,MV)配电网中无功补偿电容器易与网侧电感形成并联谐振,放大公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压。为了应对两电平并联型有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)不适用于中压配电网场合,且只抑制谐波不能解决谐波与谐振同时存在的问题,提出了一种基于模块化多电平的并联型有源电力滤波器(modular multilevel converter based SAPF,MMC-SAPF)的谐振阻尼技术。首先分析了MMC-SAPF的工作原理,采用载波移相调制策略(phase shifted carrier PWM,PSC-PWM)以及电容电压平衡控制策略,以实现MMC-SAPF的高等效开关频率。然后分析了MV配电网的谐振机理,指出谐波抑制策略失效的原因,在此基础上,提出将MMC-SAPF控制为谐振频率处的虚拟电阻,提高系统阻尼比以治理谐振。搭建了一台60 V/2 kVA的实验样机,并构建7次谐振环境,实验结果验证了复合控制策略阻尼谐振的有效性。
文摘现代电力系统存在大量的非线性负载,产生的电流谐波严重污染电力环境,三电平有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波的电力电子装置。该文设计了三电平APF电流环,并使用二阶广义积分器(second-order general integrator,SOGI)锁相环提升谐波补偿效果。为观测APF系统的负载电流、网侧电压/电流等多路电量,设计了基于以太网上位机的三电平APF实验监测平台。平台使用W5300芯片搭建以太网通信电路硬件,使用Visual Studio编写APF监控系统上位机软件。实验结果表明该实验平台能够有效补偿谐波电流,基于以太网上位机可观测多路电压、电流波形,以及控制系统内部变量,便于实验平台的调试和监测。
文摘船用直流电网的主谐波频率高达数千赫兹,并且谐波成分在几千至十几千赫兹均有分布。传统的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)基于时域信号对谐波进行跟踪抑制,受制于运算时硬件造成的固有延时,无法准确跟踪高频率的谐波。鉴于此,论文分析并设计了基于时延陷波滤波x-最小均方(filter-x Least Mean Square,FXLMS)算法的自适应APF。所设计的APF能抑制20kHz以内的若干个任意频点的谐波。搭建了基于现场可编辑逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的APF试验平台进行试验验证。试验以5kHz、10kHz、15kHz的复合频率谐波为例,APF装置对预设谐波频点抑制效果均达到24dB以上,实现了对高频谐波抑制。
文摘为进一步提升有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)性能,提出一种考虑延时补偿的APF预测无差拍重复控制算法。首先,根据奇数次谐波进行dq坐标变换后为偶次频率分量的特点,通过计算谐波周期的最小公倍数实现快速的指令电流周期预测。同时,采用延时信号消除算法(Delay Signal Elimination,DSE)与低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)相结合提取基波分量,有效提高了指令电流提取效率。然后,提出通过固定延时后启动AD采样的方法降低无差拍控制下采样前端延时对系统的影响。进而,引入重复控制,并给出了考虑鲁棒性约束下重复控制参数选取方法。最后,通过MATLAB仿真和实际物理实验验证了所提改进控制算法的正确性和有效性。
文摘为了尽可能提高电网电能质量,将MMC(Modular Multilevel Converter,MMC)应用于电网谐波的补偿,构成基于MMC的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)。本研究针对MMC-APF无源控制(Passivity Based Control,PBC)系统在电网运行过程中内环存在干扰导致参数波动与谐波补偿精度的问题,设计基于内模控制(Internal Model Control,IMC)的内模观测器(Internal Model Observer,IMO)与端口受控的耗散哈密顿(PortControlled Hamilton with Dissipation,PCHD)模型的PBC综合控制策略。在Matlab/Simulink平台搭建稳态与电网电压跌落两种状态下的控制系统,仿真结果证明了本设计的控制系统的正确性与优越性。
