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一种高动态性能的级联型有源电力滤波器陈仲;王志辉;陈淼【摘要】基于级联H桥多电平拓扑的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的研究越来越广泛.本文针对级联型APF系统的动态性能进行了研究.首先分析了电网电流反馈控制动态响应慢的原因和理想情况时的动态响应,在此基础上提出了一种提高系统动态性能的方法,该方法的特点是:稳态时,系统的控制策略为电网电流反馈控制,负载突变时,系统采用复合控制策略.文中进一步详细阐述了其实现方法,并对级联APF直流侧电容电压均衡控制的原理及其硬件实现进行了描述.仿真和实验结果表明,采用该方法的级联APF具有较高的稳态和动态补偿性能.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)003【总页数】8页(P147-154)【关键词】级联型APF;动态性能;反馈控制;均衡控制【作者】陈仲;王志辉;陈淼【作者单位】南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM461 引言随着各种电力电子装置和设备应用的日益广泛，电网中的谐波问题也愈发严重，给电力系统的安全、稳定和高效运行带来了较大的威胁。
有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）由于其补偿效果好、补偿灵活等优势被广泛应用于电网中的谐波治理[1-5]。
基于多电平变换器的有源电力滤波器由于其多种优势而逐渐成为研究的热点之一[6-10]，其中采用级联H桥（Cascade H-Bridge，CHB）多电平拓扑的APF由于其独特的优点吸引了越来越多的关注[11-17]。
级联APF主要有如下优点：①在不改变开关频率的情况下，随着级联单元数目的增加，主电路的等效开关频率也随之提高，电网电流谐波含量减小，波形质量显著提高，输出滤波器的纹波压力降低；②相对于其他多电平拓扑，级联型主电路在输出电平数相同时的器件较少；③级联APF易于实现模块化设计和封装，系统有故障容错功能；④级联型APF具有较高的传输带宽和较小的电磁干扰。
基于级联H型有源电力滤波器功率预测控制随着分布式能源的发展,大量的电力电子设备广泛使用造成电网的谐波污染,给电力系统带来严峻的挑战,因此有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的研究受到广泛关注。
本文以单相级联多电平APF为研究对象,通过虚拟正交电路建立dq坐标系下的APF预测功率控制模型,并通过对直流侧电压平衡控制器进行设计,实现直流侧电压平衡控制,最后对重复控制器对稳态情况下的APF滤波性能进行了研究。
本文的主要研究内容有:1、通过推导三相静止坐标系及两相旋转坐标系下的级联H桥逆变器数学模型,结合预测直接功率控制方法,构建了以有功和无功占空比为控制对象的APF预测功率控制模型,运用预测功率控制算法和瞬时功率理论,计算并补偿线路中的谐波有功及无功功率。
2、对级联型APF的直流侧电压均衡策略进行了研究,本文采用了一种消除电压平衡控制器耦合现象、同时考虑有功、无功占空比修正的电压平衡控制策略,通过使各H桥的占空比修正值满足一定的数学关系,消除了均压控制器的耦合现象,并实现各模块的无功平衡。
通过在matlab中搭建三模块的单相级联型APF仿真,仿真结果表明本文所提均压控制策略能有效平衡级联H型APF的直流侧电压,滤波效果良好。
3、建立两相静止坐标系下的APF预测功率控制模型,根据重复控制在稳态下的良好跟踪性能,结合APF输入信号具有周期重复的特性,引入重复控制对功率预测值进行优化,通过仿真分别对有无重复控制器时的APF补偿性能及指令跟踪性能进行了对比分析。
级联式有源电力滤波器控制策略及实验研究陈敏洁;陈峻岭;李耀华;王平【摘要】针对由级联式多电平变换器为主电路的有源电力滤波器，其主电路中直流电容相互独立，如果没有有效控制措施，这些独立的电容电压会产生不平衡，严重威胁装置的安全、稳定运行。
本论文提出一种有效控制策略，不仅具有良好的补偿效果，而且保证了主电路中各级联单元直流侧电容电压恒定和均衡。
为了验证所提控制方法和控制策略，本文搭建了两级级联式有源电力滤波器，实验结果表明，该系统具有良好的滤波性能，同时也保证了各级联单元直流侧电容电压恒定和均衡，进一步表明本文所提方法的有效性和正确性。
%High⁃power applications of cascaded multilevel inverter to active power filters ( APF) is hindered bythe problem of keeping capacitor voltage balance while retaining good filtering performances. This paper proposes a no⁃vel control method with capacitor voltage balancing control for high power active power filters( APF) using casca⁃ded multilevel converter. This method not only can balance the capacitor voltages of cascaded multilevel converter using for APF, but also has the better filtering characters. Firstly, the system topology of APF using cascaded mul⁃tilevel converter is described in detail. Secondly, the control method of APF using cascaded multilevel converteris discussed. Thirdly, a laboratory prototype of the APF based on five⁃level cascaded multilevel inverter is built, rated at 100kVA, to verify the capacitors voltage regulation and the harmonic filtering performance. Lastly, the experi⁃mental waveforms show that good filteringcharacteristics of the APF are achieved and the capacitor voltage is also controlled and balanced by using the proposed control methods.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P17-21)【关键词】有源电力滤波器;级联式多电平变换器;电容电压均衡控制【作者】陈敏洁;陈峻岭;李耀华;王平【作者单位】中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室电工研究所，北京100190;中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室电工研究所，北京100190;中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室电工研究所，北京100190;中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室电工研究所，北京100190【正文语种】中文【中图分类】TM614对于谐波治理装置，无源电力滤波器(Passive Power Filter，PPF)因其结构简单和成本低，并对特定次谐波有良好的滤波效果，仍在广泛使用。
