學習電本題目電網(wǎng)諧波與無功綜合動態(tài)補償研究

HAPFSVC先介紹了綜合補償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu);闡述了系統(tǒng)的工作原理;構(gòu)建了系統(tǒng)的基波域和諧波域等效模型,然后通過分析模型,確定此系統(tǒng)能實現(xiàn)諧波與無功動電源電壓畸變導致不能準確檢測諧波的問題,先對三相電壓預處理,再輸入到鎖TCRTCR結(jié)構(gòu)特點,闡述了混合有源濾波器運用分頻控制方法的必要性;提出了一種改進的廣義積分控制器,此控制器可根據(jù)誤差和誤差變化率來改變廣義積分控制器的參數(shù),使其能更好的諧波電流;聯(lián)系瞬時無功功率檢測方法,推出了三相補償導納計算的。最后進行仿真，仿真結(jié)果證實了上述方法的可行性和有效性第1章緒 第2章諧波與無功綜合補償系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原 SVC與HAPF綜合系統(tǒng)結(jié) 第3章諧波和無功檢測方法研 第4章綜合補償系統(tǒng)控制方法研 SVC與HAPF控制方法概 1波的存在會引起自動控制裝置的誤動作。同時這些負荷大部分功率因數(shù)偏低,導致用戶的由于電力電子技術(shù)的發(fā)展,諧波治理與無功補償?shù)难芯恳讶〉昧孙@著突破,像有源電(ActivePowerFilter-APF)(StaticVarCompensator-SVC)、靜止無功發(fā)生裝置(StaticGenerator-SVG)、晶鬧管控串聯(lián)補償裝置(ThrusterControlledSeriesCapacitor-TSC)但這些補償裝置都有一定的局限性，有的只能補償無功和諧波中的一種,有的不能滿足補SVC非線性設備是指:在正弦供電電壓下而產(chǎn)生非正弦電流,或在正弦供電電流下而產(chǎn)生了非正弦電壓的設備。動作，還會造成電能計量的誤差。諧波電流在高壓線對相鄰通訊線路產(chǎn)生干擾影電路中的無功功率的定義視在功率S

從式(1.4)和(1.5)可知道,相角差為0時,有功與視在功率相等且取最大值功率因數(shù)的值為,電流為非正弦波,總有效值為,基波電流的有效值為且與電壓的相位差為,n次諧波電流的有效值為。不同頻率的電壓與電流相互作用不產(chǎn)生有功，這時相應的有功和分別是基波電流和諧波電流作用下產(chǎn)生的無功,功率因數(shù)V[1]知，當電流存在畸變時,總電流可分解波電流滯后于網(wǎng)側(cè)電壓的裝置,要消耗比較多的無功;三是電弧類負荷,要消耗很多無功無功補償和諧波抑制的作用就是提高系統(tǒng)功率因數(shù),減小波形畸變率,降低設備容量,近年來無功動態(tài)補償方面廣泛應用SVC。其中代表性的是固定電容器組與晶閘管控制可有效降低電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波;把發(fā)電機和變壓器的繞組改接成三角形聯(lián)接,也是為了3及3的倍數(shù)次諧波進入電網(wǎng)。續(xù)或者有級的無功補償。PPF償調(diào)諧頻率處的諧波。SVCTCRPPFAPF基于有源濾波器的容量與成本成正比的原因，提出了混合有源濾波器(hybridactiveHAPF1.2APFPPFHAPF1.3APF一是抑制網(wǎng)側(cè)諧波電壓,二是改善PPFPPF無功負荷的變電站的要求。PPF僅能調(diào)諧在特定的幾個頻率處,所以串聯(lián)型混合有源濾波1.41.5HAPF在圖1.5所示,有源部分與無源部分串聯(lián)后再與負載并聯(lián),起到了諧波的作用,避保證,諧振支路分壓由于網(wǎng)側(cè)諧波而升高,逆變器也存在開關(guān)損耗,影響補償性能。SVC+APFSVC3452本章介紹了有源濾波器和靜止無功補償器的工作原理;提出了綜合補償系統(tǒng)的基本拓撲結(jié)構(gòu)并分析其工作原理;建立了綜合補償系統(tǒng)的基波域和諧波域等效模型,確定了其可行性。計算出補償電流,通過受控變流器向電網(wǎng)注入與諧波電流幅值相等、方向相反的補償電主電路中的電力電子變流器,主要是完成補償電流信號的功率放大,產(chǎn)生補償電流時在逆變狀態(tài)，可稱其為逆變器。APF計算得出補償電流的控制量信號,經(jīng)主逆變電路對補償電流控制量進行放大并反相,這樣補償電流就得到了。補償電流與負載電流中的諧波電流抵消,就可以得到正弦電流。TCRTCR2.2出的無功最小。a=180°90°?180°之間時,僅部分晶閘TCR補償電納與觸發(fā)延遲角有什么關(guān)系呢，用推導如下：2.3，

其中aTCR

TCR可以看作一個可變電納,電抗器改變觸發(fā)延遲角相當于改變電納值,進而改變基波電流。如圖2.4，的標么值隨觸發(fā)延遲角a的變化曲線。器接在母線上,二次側(cè)有兩個繞組,YA30°相角差,再在兩繞組各連接6TCR,12TCR。2.7APF（TCR，TCR兩條單調(diào)諧濾波支路與高通濾波支路組成了無源濾波器,作用是調(diào)諧諧波含量大高次數(shù)的諧波。其它次數(shù)的諧波由有源濾波來補償,二者相互配合，優(yōu)化了濾波器的性能。根據(jù)串聯(lián)分壓原理,又由于附加電感的阻抗比無源部分的阻抗小,分配給它的基波電壓很小,再經(jīng)過耦合變壓器,有源部分承受了很小的基波電壓,降低了有源部分的容量就降低了成本。電感、TCR2.8 TCR

因為晶閘管觸發(fā)角的范圍為90°-180°,所

通過SVC的電流為為在基波頻率處展開等式,可得系統(tǒng)的等效補償電納為

如圖2.10所示即為系統(tǒng)在諧波域中的等效模型。其中電源諧波電壓為，電網(wǎng)諧阻抗為,諧波電流源是非線性負載，值為，為流過晶鬧管控制電抗器所產(chǎn)生的諧壓源，HAPF輸出電流為，分別為注入支路諧波和并聯(lián)電抗器阻抗,如果變壓器為理想變壓器,且電壓變比為n:1,將逆變器歸算到變壓器的網(wǎng)側(cè)。 電壓、電流定律,可列寫如下方程組系統(tǒng)有源部分在諧波域的作用是,先檢測非線性負載產(chǎn)生的諧波與TCR投切過程中所其中為等效控制系數(shù)。把(2.17)帶入式(2-18)TCR(2.19)可以進行簡化:2.102.11，這效的逆變器輸出電壓,分別為耦合變壓器原邊上等效的輸出濾波電感和電容由目前諧波電流的檢測方法可分為負載電流中提取出基波或諧波分量和系統(tǒng)電壓為基準來提取所需補償量的有基于小波變換的諧波檢測法,自適應諧波檢測法，結(jié)合系統(tǒng)電壓Fryze時無功功率理論的p-qip-iq50Hz50Hz原電流相比較得出諧波分量。電路簡單、造價低是該方法的優(yōu)點。但缺點也很多,受環(huán)境到的畸變信號進行離散化處理使其變?yōu)閿?shù)字量,再經(jīng)過傅里葉變換,分解為高次諧波代數(shù)的和,直觀地可以看出各次諧波幅值和相位,再利用低通濾波器知道所需補償?shù)闹C波分量,然后對其傅里葉反變換,獲得所需的補償電流。這種方法的優(yōu)點是精度較高、功能較多、使用方便。缺點是計算量大,計算時間長，,實時性差,難以對時變的信號進行檢測。會產(chǎn)生頻譜泄漏效應和柵欄效應,測量精度的要求。Fryze用平均功率,需要對上一周期積分,所以檢測值會滯后。如今運用廣泛的是基于瞬時無功功率理論的檢測法，首先由學者赤木泰文提出,該理論打破了一個傳統(tǒng)，就是以平均值為基礎的功率定義,包括:p-qip-iq吸收的無功功率相應的減少。TCR當觸發(fā)延遲角在90°至180°時,流過電抗器的電流發(fā)生畸變。釆用分析法可知,n次諧波的有效值與a(3.2)。a=0TCRa3.13-2aTCRn=2k±l(kTCRTCR產(chǎn)生偶數(shù)次諧波，就是在反并聯(lián)晶鬧管的導通角不對稱的時候。晶鬧管完全導通時,如表3.1個6脈波的TCR可以減次諧波含量。要知道無源濾波器只能濾除固定次數(shù)的諧波，且受外界較大，還可能與電網(wǎng)發(fā)生TCR在三相電路中，各相電壓瞬時值分別為,各相電流的瞬時值分別是把三相電路中各相電流和電壓的瞬時值變換到a-p兩相正交坐標系由式(3.3) 和電流把矢量構(gòu)成電壓矢量e,電流可構(gòu)成矢量其中:e和i的模分別是E和I;e和i的幅角分別 矢量ieeiq。即:其中 把式(3.3)、(3.4)帶入式(3.9)p。 兩相瞬時無功電流和經(jīng)兩相到三相變換可以得到三相電路中各相的瞬時無功電流,兩相瞬時有功電流變換同樣可得到三相瞬時有功電流。即ip-iqp-qp功率q的,還有一種是法，通過計算瞬時有功電流和瞬時無功電流的。它們都是三相瞬時無功功率理論而，本文接下來闡述法圖3.3是諧波檢測方法的原理框圖,這種方法實際是由p-q檢測法派生出來的， 和余弦信號,鎖相環(huán)可以得到相位信息。運用瞬時無功功率理論,能夠計算出瞬時有功和無功分別是、，經(jīng)過低通濾波器濾波道、的直流分量。由三相基波電生的,所以 三相諧波電流。如圖3.3功能表述如下:同時檢測諧波和無功,需將中的通道斷開;提取無功電流,本節(jié)諧波和無功的綜合檢測方法有幾個優(yōu)勢：更加適用于TCR和HAPF綜合系統(tǒng)；不存在在電源電壓畸變下,沒辦法準確檢測基波正序有功分量的問題;還可以檢測出TCRTCR消除法的檢測誤差,也得到了電源電壓的基波正序相位信息,憑借相位信息對三相電流進行p-q3.4數(shù);正序負序由下標+一表示；且。對電壓進行變換,知滯后90°得: (3.19) (3.20) 為分別檢測出諧波和無功電流,將圖3.4中的通道分為兩支,第一個用于檢測諧波,通過 逆變換 逆變換,可以得到TCR無功電流經(jīng)過低通濾波器,得到直流,將經(jīng)過兩次反變換得到了三相無功電流TCR從前面分析知,TCR正常運行時也會產(chǎn)生諧波,雖可以通過檢測方法得到,但檢測會產(chǎn)生TCR假設導通角為時的電流幅值為1,TCR的電流與觸發(fā)角的關(guān)系如下TCR式(3.25)乘以各相的正弦信號就知道TCR在觸發(fā)角為時的基波電流分量,相位與線30TCR其中通過鎖相環(huán)可得到。圖3.6為TCR諧波預測原理框圖TCR為了避免電網(wǎng)電壓畸變干擾諧波檢測,所諧波和無功檢測方法需要改進,實質(zhì)建仿真模型,對比電網(wǎng)電壓對稱無畸變和存在畸變情況的波形。接下來搭建了TCRTCR3.9TCR110°,3.10TCR本章先介紹了常見的諧波和無功檢測方法,仔細介紹了檢測法;設計了一種適用于綜合補償系統(tǒng)的諧波和無功的綜合檢測方法;電網(wǎng)電壓存在畸變會影響檢測的問題,提出了一種改進方法;TCR4上一章介紹的檢測方法獲得了系統(tǒng)中的諧波和基波無功電流,參考指令信號就是補償電流,系統(tǒng)實際輸出的電流如何實時的該參考指令信號只是一個亟待解決的問題APFTCR了一個的輔助模糊控制器來彌補傳統(tǒng)廣義積分器的不足,此控制器能實時地改變廣義積分控制器的參數(shù),以便達到諧波電流更好的效果;結(jié)合無功檢測方法,得出了一種補償導納的計算方法，它是以瞬時無功電流表達的。制方法;三角載波法、滯環(huán)比較、空間矢量脈寬調(diào)制是主要的控制方法。電流控制方法PI單周控制。它是一種非線性控制方法,由學者K.M.Smedley和S.Cuk一K+1廣義積分控制。在靜止坐標系下可以實現(xiàn)諧波電流的無差控制,實現(xiàn)較為簡單，控制方法:過放大器放大,放大后的值與高頻三角載波相比較,得出的脈沖當作控制逆變器各個滯環(huán)比較法。利用滯環(huán)比較器構(gòu)成滯環(huán)帶,是以參考電流為基準的。補償電流與參考電流相比較，比較誤差控制逆變器動作。該方法的優(yōu)點是原理簡單,誤差小,且有推出開關(guān)矢量作用的時間,按照一定順序排列所選取的開關(guān)矢量,三矢量調(diào)制控制波形就可形成。最后生成電路使輸出的空間電壓矢量盡量近所需空間電壓矢量考值,這是通過控制信號控制開關(guān)器件的通斷來實現(xiàn)的，這樣就實現(xiàn)了控制電流的。TCR不對稱三相怎么補償呢？方法是：在各相分別加裝所需的電感或者電容,使電網(wǎng)方向4.2R統(tǒng)。要讓負載三相對稱,C相和a相間需接一個的電感,在b相和a相間接 4.3先提高功率因數(shù),方法是在每相負載上并聯(lián)與負載電納相等但為負值的補償電納,負載就等效成了一個純電導,也就 ,此時三功率因素變?yōu)?,但是三相負載仍然不平衡。各相負載變?yōu)榧冸妼?。怎平衡呢？在a相和C相接入感性電納,在b相和C相接入容性電納。這樣就可以形成一個三相平衡網(wǎng)絡。對稱分量法:該方法一起考慮了三相不平衡負載與并聯(lián)補償裝置,不平衡的電流分解為TCRTCR開環(huán)控制:一般用于負載補償,TCRTCRTCR本文所諧波和無功綜合補償系統(tǒng)主要由注入式混合有源濾波器、無源濾波器和出的諧波電流與無源支路諧振次數(shù)相同時,可能會導致無源濾波支路過電流,甚至事一個常規(guī)的積分器就可以保證系統(tǒng)無靜差。如果參考信號是周期信號,常規(guī)的積分器無法保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)無差。廣義積分器是一種針對非直流信號的積分器,有源濾波器采用這種控任何周期量都能夠使用變換分解為不同頻率正弦分量的疊加,下面對正弦信號進行分析。對于正弦信號而言,需要對幅值積分,對頻率和相角不起作用。因此,希望信號的廣義積分為。構(gòu)造輔助函數(shù),它由延時90°得到,對以上三個信號進行Lace變換,可當信號的頻率存在偏差時,因此式(4.10)當遠大于1時,有:則對于而言,

所以,式(4.13)w信號,式(4.13)中的不是的期望積分信號的La ce變換,而是0。當都遠大于1時,它們的 ce變換滿足下式聯(lián)立式(4.6)和式(4.21),

相對 ,是可以忽略不計的。則廣義積分器的傳遞函數(shù)為頻率為的基波正弦信號,其廣義積分的傳遞函數(shù)為

頻率為的諧波信號,其廣義積分的傳遞函數(shù)為由式(4.20)那么對中所有頻率信號的廣義積分為

在有源濾波器的控制中,為逆變器輸出電流參考信號與采樣信 的差,則的廣義積分滿足以下方程其中:HPI4.7本節(jié)設計了一個輔助模糊控制器來提高控制系統(tǒng)的性,此控制器可以根據(jù)誤差和誤差變化率,實時調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù),使其能夠更好的諧波電流,以獲比例作用越大,調(diào)節(jié)速度越快,但是如果比例過大,會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,當偏差e大時,為了加快調(diào)節(jié)速度,Kp需要取較大的值;當偏差較小時,為了避免影響系統(tǒng)穩(wěn)定性,Kp需相應的減小;當偏差e,KpeKp用「5°]。當積分調(diào)節(jié)作用較強時,可能會引起超調(diào)過大,嚴重時會引起振蕩。當誤差e0;ee4.6所示。它由模糊輔助控制器和廣義積分控制器構(gòu)成。模糊輔助控制器可以實時調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù)。根據(jù)誤差ei的調(diào)整值和，它是根據(jù)誤差e和誤差變化率e計算的，調(diào)整值與預設值相加來達到廣義積分控制器參數(shù)的調(diào)整的效果。 和歸，增大Kp,直到系統(tǒng)振蕩,令該臨界狀態(tài)下Kp值為為振蕩周期;,則模糊控制器參數(shù)。，控制規(guī)則直接影響控制器的性能，在模糊控制系統(tǒng)中,它是模糊控制器的。模糊集合包括輸入e、和輸出以及等7個模糊子集。具體規(guī)則如下: |e|大小中等時,,為保證響應速度, 取適當值； 話,隨|e|減小而增大。(4):與e同方向時,輸出可能偏離穩(wěn)定變化,適當增大 表4.2為的模糊調(diào)整規(guī)則根據(jù)文獻[14],式(4.33)補償導納是用負荷線電流向 來表由式(4.33)令'，(4.34)可寫為無功電流求均方根,可以得到其有效 圖4.8所示與的關(guān)系式(4.37)-(4.39)式(4.40)將式(4.41)帶入(4.35)

式(4.42)就是三相補償導納計算，是基于瞬時無功功率理論得到的。通過計算4.44.94.12從波形可以看出,傳統(tǒng)廣義積分控制器比改進的廣義積分控制 誤差大,改進比傳統(tǒng)廣義積分控制器能更好的誤差信號。在0.1s變化時，改進后的比傳統(tǒng)的恢復APFSVCSVC調(diào)整廣義積分控制器的參數(shù),諧波電流更有效;接著分析了補償導納計算方法,該法法以及控制方法等內(nèi)容。本章將利用仿真軟件對整個諧波及無功動態(tài)補償系統(tǒng)進仿電路及參數(shù)設諧波和無功綜合補償系統(tǒng)的仿電路如圖5.1所示,主要由四部分組成:電網(wǎng)電源、非線性負載、TCRTCR混合有源濾波器中的無源濾波器的主要作用是抑制諧波含量較高的特征次諧波,補償TCR越好。單調(diào)諧濾波器被調(diào)諧在n,濾波支路中除了流過n次諧波電流之外,還流過由引起的基波電流濾波電容中同時流過諧波電流和基波電流,電容的安裝容量應為諧波無功容量和基波將式(5.4)變形后代入(5.3)當時 最小。由式(5.4)可得由(5.1)

5.2,577115.1稱合變壓器連接在輸出濾波器和并聯(lián)電感之間,用來匹配有源部分的電壓和電流,還起到電氣的作用。親合變壓器流過較小的基波電流,其容量主要由混合有源濾波器產(chǎn)生的其中:P為稱合變壓器容量,為濾波器輸出相電壓,力為逆變器輸出端相電流,K為2-3。出電流的變化率變小,還有可能無法上參考電流,進而影響補償性能。因此需要合理設N=1-3,2。附加電感提供基波無功電流的通路,這使有源部分承擔的基波電壓減小,從而降低有源部分的容量。為了防止無源部分和附加電感組成的濾波網(wǎng)絡與電網(wǎng)等效阻抗產(chǎn)生諧振,注入電網(wǎng),而不流入附加電感,附加電感的值不能取太小。但是為了降低有源部分的容量,時,可增大附加電感,從而保證較好的補償特性。本文中,附加電感取為2.45mH。ip-iqHAPFTCRTCR根據(jù)第三章對改進廣義積分控制器的研究,利用中的ftizzy工具箱對輔助模糊控制器進行設計,并創(chuàng)建模型,具體過程為以4下步:輸出模糊控制器,這里輸入為誤差e和誤差變化率輸出為 值都設定為{NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB},進行尺度變換,設定論域范圍為[-6,6],隸屬度函數(shù)5.3模糊推理設計:根據(jù)模糊控制規(guī)則進行模糊推理,得出模糊輸出,采用if...then...語4.14.2解模糊:模糊控制器的輸出是一個模糊集合,通過解模糊來確定精確量,模糊化方法很5.45.55.65.75.85.10確檢測出負載電流中的諧波,檢測出的波形。而三相電源電壓經(jīng)過預處理后,得到的5.110.15.120.020.1負載后,諧波含量變大,負載電流畸變加大,補償后的電源電流還存在一定的畸變,補償效果不太理想。0.2說明還存在無功;0.2TCR5.1本是在導師劉芳老師的親切和悉心指導下完成的。劉老師給了我無微不至的，特別是在課題研究的初始階段，由于相關(guān)領(lǐng)域知識和科研經(jīng)驗的缺乏，進展并感謝所有關(guān)心和幫助過我的親朋好友，我只有以不斷的努力來回報對我的厚愛。GeorgeJWakelin著，徐政譯.電力系統(tǒng)諧波-基本原理、分析方法和濾波器設計[M].：2013,33(7):92-[8]陳兆嶺.有源電力濾波器諧波電流檢測與控制研究[D].博士，蘇州：江蘇大學APF+SVC[J]低壓電器，2009,18(4):10-14.葉忠明，董伯藩，錢照明.幾種混合有源電力濾波器分析[J].電工電能新技術(shù)，杜少通，伍小杰,魏琛，周娟.新型無變壓器型并聯(lián)混合有源濾波器[J]電工技術(shù)學Currenttrackingcontrolofinjection-typehybridactiveTANGCi,LUOAn,LUOShao,LIUQiu:injectiontype;hybrid;activefilter;currenttracing(CollegeofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,:ThemathematicalmodelofinjectiontypehybridactivepowerfilterisbuiltandtherecursivePI(ProportionalIntegral)controlalgorithmisproposedforitscurrenttracking,towhichthefuzzyadaptivemechanismisintroducedtoenhanceitsstaticanddynamicperformances.Byfuzzy reasoning,itmakesdecisionaccordingtothedeviationbetweenmeasuredandexpectedharmoniccurrents,aswellasitsvariationrate,toonlineregulatetheproportionalandintegralcoefficientsforachievingbetterstaticanddynamicperformancesandadaptiveability.Staticanddynamicexperimentshaveverifiedthefeasibilityandeffectivenessoftheproposedcurrenttrackingalgorithm.ThisprojectissupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationof( andtheNational863nof(2004AA001032).Theproliferationofnonlinearloadssuchasstaticpowerconvertersandarcfurnacesresultsinavarietyofundesirablephenomenaintheoperationofpowersystems.Themostimportantamongtheseareharmoniccontamination,increasedreactivepowerdemandandpowersystemvoltagefluctuations.Harmoniccontaminationhas eamajorconcernforpowersystemspecialistsduetoitseffectsonsensitiveloadsandonthepowerdistributionsystem.Somemethodshavebeenusedinpowersystems.Conventionally,PFs(PassiveFilters)areusedtosuppressharmonicsandimprovepowerfactorinindustryapplication,butseriesorparallelresonancemayoccurbetweenthesystemimpedanceandPFs,whichwillamplifyharmonicvoltageorcurrentandsometimesresultindamagingPFs[1-3].Therefore,AFs(ActiveFilters)consistingofpureAFandHAF(HybridActiveFilter)aredevelopedto etheproblemscausedbyPFs[1,4-13].WhethertheAFortheHAFcouldgetthedesirablefilteringcharacteristicasexpectedornot,togreatextent,itliesintheabilitytotrackharmonicreferencecurrentsfortheactiveinverteroutputcurrents.Inindustrialapplications,PIcontrolleriswidelyusedforitssimplearithmeticandhighreliability;however,whenthecontrolledsignalemployingmulti--synthesizedcharacteristic,theconventionalPIcontrollerisdifficulttoachieveadesirablecontrollingperformance[14].Hence,theSFOI(SynchronousFrameOperationIntegral)waspresentedtosettlethisproblem[15-16].ButtheSFOIneedstorotateeachorderharmonicandmanyframeswillbecreated.Soitnotonlymakesthecalculationintricacy,butalsodelaysthecontrolperiod.AnovelcurrenttrackingcontrolalgorithmnamedrecursiveintegralPIispresentedinthispaperandappliedforaninjectiontypeHAFtoimproveitssteadystateanddynamicperformance.SystemconfigurationandmathematicalReferringthetopologyshownasfig.1andtheoperationprinciplediscussedinref.[17],theclosed-loopconfigurationforcurrenttrackingcontrolcanbeobtainedinfig.2,whereGC,Ginv,GFdenotethecurrenttrackingcontroller,thetransferfunctionofactiveinverter,andthetransferfunctionofIC/Uinv,respectively.Fig.1SystemconfigurationoftheinjectiontypeHAFinref.[Duetothenonlinearcharacteristicofvoltage-source activeinverter,itisverydifficulttoattainanenoughaccuratetransferfunctionoftheactiveinverterjustbyysis.Fig.2Closed-loopcontrolthispaperachievesthetransferfunctionofactiveinverterbyidentificationfromexperimentaldata.Theimplementationcouldbeconcludedasfollowing.Firstly,imposesinusoidalexcitingsignalswithdifferentfrequencyandmagnitudeontheinputofactiveinverter,andmeasurethecorrespondingoutputresults.Thendescribetherelationshipbetweentheinputsignalsandtheoutput.Finally,viaplentyofexperimentdata,obtaintheapproximatetransferfunctionoftheactiveinverterasshowninformula(1).whereKinv=42.6,τinv=3.62Basedonasingle-phaseequivalentcircuitinharmonicfrequencyasshowninfig.3,wecangetthetransferfunctionofIC/UinvwhichdepictingtherelationshipbetweeninverteroutputcurrentICandinverteroutputvoltageUinvasforvoltage-source Fig.3Single-phaseequivalentcircuitinTherefore,thetransferfunctionofIC/UinvcanbegainedUsually,thecontrollermaybeproportionalcontrollerbeforeemendation,namelyGC=KP. theclosed-looptransferfunctionforthecurrenttrackingcontrolis:ControllerBasicprincipleoftherecursiveintegralPIInviewofthecontrolledinverteroutputcurrentsinthispaperareperiodicandcouldberegardedassinusoidwithdifferentfrequencybasedon20mscommonmultipleperiod,whichapproximayshowninfig.4.Asweallknow,traditionalPIalgorithmneedstointegrateeverysamplingpointandtheoutputof thecontrollershouldbe:whereuanderrorerespectivelydenotetheoutputandinputofcontroller,andNisthesampledpointsofeinoneperiod,whileKPandKIstandforproportionalandintegralconstant,andKmeanseverysamplinginstants.BasedonthetraditionalPIalgorithm,conside-ringthecontrolledinverteroutputcurrenttobeperiodic,sotherecursiveintegralPIisadoptedtodointegralforeineveryperiod,whichequivalenttoNnumbersPIcontrollersworkingtogethertoimplementzeroerrorinsteadystate.Inotherwords,thecontrolledinvertercurrentsatthesamplinginstantK,K-N,K-2N,…,K-CNwillbeintegrated.Accordingtothebasicprinciplementionedabove,theoutputofcontrollershouldwhereCisanintegerandC=ent(K/N)Apparently,atthesamplinginstantK-N,theaboveformulacanbeoverwrittenSubtractingformula(8)from(7),theoutputofcontrollershouldObviously,thisalgorithmcouldrealizefastzerosteady-stateadjustingbasedonthefactthatNnumbersPIcontrollersworkingtogether.Furthermore,inordertoenhanceitsrobustnessanddisturbingimmunityability,fuzzylogicbasedset-pointweighingalgorithm[18]isintroducedinthecontrolscheme.Amelioratedcontrolalgorithmcombinedwithfuzzylogicbasedset-pointweighingAfterfuzzylogicbasedset-pointweighingalgorithmadopted[18],theamelioratedcontrolformulacanbechangedas:wherethevalueofvariablefisdeterminedbycalculatingerroreaswellasitsvariationrateΔeatcurrentsamplinginstantwithfuzzyinferencebasedonfuzzyrules.Providedinthispaper,thefuzzysetsofeandΔare{NB,NS,ZO,PS,PB}andthefuzzysetofvariablefis{NVB,NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB,PVB}.Thegradeofmembershipofe,Δeandfobeythenormalfunction.ThefuzzyruleisconstitutedonthebasisofMacvicar–Whelanmatrixandengineeringexperience[18],asshownintab.1.ThemethodfordefuzzificationisadoptedscaleStructureofthecurrenttrackingTheproposedcurrenttrackingcontrollerinthispaperiscomposedofrecursiveintegralPIandfuzzylogicbasedset-pointweighingcontrolasshowninfig.5,whereerrore,errorvariationrateΔeandurespectivelystandfortheinputandoutputofthecontroller;whilebandfrespectivelydenotetheweighingcoefficientandtheoutputoffuzzyinference;wisaconstantbetween0and1.

Fig.5StructureofcurrenttrackingToverifythefunctionperformanceofthenovelcurrenttrackingcontrolalgorithmpresentedinthispaper,someexperimentsaredone.Theexperimentalsetupisinthefollowing:theline-linevoltageofpowersupplytobe110V;theharmoniccurrentsourcetobeathreephase10kV·Afull-bridgerectifierwithimpedanceFig.6givesthesteady-statefilteringperformanceoftheinjectiontypeHAFinthelaboratory.Fromthecurrentwaveformsinnonlinearloads,powersupplyandactiveinverter,itcouldbeseenthattheinjectiontypeHAFemployingrecursiveintegralPIcontrollercaneliminateharmoniccurrentseffectively.(a)Waveforminnonlinearandpower(b)WaveforminpowersupplyandactiveinverterFig.6StaticperformanceofInfig.7,thedynamictrackingcharacteristicoftheinjectiontypeHAFusingthepresentedrecursiveintegralPIcontrollercouldbeseen.Itisevidentadesirabletrackingspeedytobe

Fig.7DynamicperformanceofInthispaper,anovelcurrenttrackingcontrolalgorithmnamedrecursiveintegralPIispresentedandappliedforaninjectiontypeHAFtoimproveitssteady-stateanddynamicInviewofthecontrolledinverteroutputcurrentsinthispaperareperiodicandcouldberegardedassinusoidwithdifferentfrequencybasedon20mscommonmultipleperiod,sotherecursiveintegralPIisadoptedtodointegralforerroreineveryperiod,whichequivalenttoNnumbersPIcontrollersworkingtogethertoimplementzeroerrorinsteadyInordertoenhancetherobustnessanddisturbingimmunityabilityoftherecursiveintegralPI,fuzzylogicbasedset-pointweighingalgorithmisintroducedinthecontrolscheme.Someexperimentsaredonetoverifytheviabilityandeffectivenessoftheproposedcontrollerforsteady-statetrackingaccuracyanddynamictrackingspeedy.[1]IEEEIndustryApplicationSociety,IEEEPowerEngineeringSociety.IEEEStd519-1992 mendedpracticesandrequirementsforharmoniccontrolinelectricalpowersystem[S].[S.l.]:IEEE,1993.[2]CHOUChihju,LIUChihwen,LEEJuneyown,etal.Optimalnningoflargepassiveharmonic-filterssetathighvoltagelevel[J].IEEETransPowerSystem,2000,15(1):433-[3]DASJC.Passivefilters-potentialitiesandlimitations[J].IEEETransIndApplicat,2004,40(1):232-241.[4]AKAGIH,TSUKAMOTOY,NABAEA.ysisanddesignofanactivepowerfilterusingquad-seriesvoltagesourceconverters[J].IEEETransIndApplicat,1990,26(6):93-98.[5]PENGFangzheng,AKAGIH,NABAEA.Anewapproachtoharmoniccompensationinpowersystems—acombinedsystemofshuntpassiveandseriesactivefilters[J].IEEETransIndAp-plicat,1990,26(6):983-990.[6]FUJITAH,AKAGIH.Apracticalapproachtoharmoniccom-pensationinpower—seriesconnectionofpassiveandactivefilters[J].IEEETransIndApplicat,1991,27(6):1020-1025.[7]PENGFangzheng,AKAGIH,NABAEA.Compensationcharac-teristicsofthecombinedsystemofshuntpassiveandseriesactivefilters[J].IEEETransIndApplicat,1993,29(1):144[8]AKAGIH,FUJITAH.Anewpowerlineconditionerforharmoniccompensationinpowersystems[J].IEEETransPowerDelivery,1995,10(3):1570-1575.[9]BHATTACHARYAS,CHENGPotai,DIVANDM.Hybridsolutionsforimprovingpassivefilterperformanceinhighpowerapplications[J].IEEETransIndApplicat,1997,33(3):[10]MORANLA,FERNANDEZL,DIXONJW,etal.Asimpleandlow-costcontrolstrategyforactivepowerfiltersconnectedincascade[J].IEEETransIndElectron,1997,44(5):[11]FUJITAH,AKAGIH.Theunifiedpowerqualityconditioner:theintegrationofseries-andshunt-activefilters[J].IEEETransPowerElectron,1998,13(2):315-322.[12]AL-ZAMILAM,TORREYDA.Apassiveseries,activeshuntfilterforhighpowerapplications[J].IEEETransPowerElectron,2001,16(1):101-109.[13]WAGNZhaoan,WANGQun,YAOWeizheng,etal.Aseriesactivepowerfilteradoptinghybridcontrolapproach[J].IEEETransPowerElectron,2001,16(3):301-310.[14]LORENZRD,LIPOTA,NOVOTNYDW.Motioncontrolwithinductionmotors[J].ProceedingsoftheIEEE,1994,82(8):1215-1240.[15]SCHAUDERAD,MORANSA.Multiplereferenceframecontrollerforactivepowerfiltersandpowerlineconditioners:UntiedStatesPatent, [P].1994-05.[16]BOJYUPM,KARLSSONP,ALAKULAM,etal.Amultiplerotatingintegratorcontrollerforactivefilters[C/CD]∥ProceedingsoftheEPEConference.Lausanne,Switzerland:[s.n.],[17]湯賜,,李建奇,等.注入式混合型有源濾波器研究(英文)[