考虑系统延时的三相APF切换系统建模与H∞控制

考虑系统时滞因素,突破传统对有源电力滤波器（APF）分析时所用的近似线性化处理方式,建立了一种基于离散仿射切换理论的三相APF仿射时滞离散切换模型。在此基础上将电网侧谐波电流作为控制输出,前馈预测的指令谐波电流与理想指令谐波电流误差作为干扰项,提出H∞控制器和切换规则的设计方法,进而实现谐波电流跟踪控制。仿真分析表明,该方法在精确反映三相APF动态特性的同时有效补偿了系统时滞,避免了时滞现象对系统补偿效果和稳定性的不良影响。     

单相APF的切换系统建模与H_∞控制

为研究单相有源电力滤波器(APF)的高性能控制器设计问题,基于脉宽调制技术提出了一种考虑开关切换混杂特性和外界干扰的单相APF等效离散切换非线性鲁棒控制系统,并在平衡流形邻域近似线性化得到了线性等效离散切换鲁棒控制系统模型,最后为该模型设计了能实时跟踪补偿指令电流并满足一定干扰抑制指标的H∞鲁棒控制器。该控制器避免了以往周期平均模型中的等效占空比环节,物理意义清晰,设计思路合理,易于在工程中实现。仿真结果验证了上述系统模型和控制器设计方法的正确性和有效性。     

三相APF的切换系统建模与二次最优控制

为提高三相有源电力滤波器(active power filter,APF)的动态控制性能,本文基于PWM原理提出一种三相APF的等效离散切换系统模型(equivalent discrete-time switched linear system,EDSLS),经平衡流形邻域线性化后得到其线性离散系统模型(linear equivalent discrete-time switched linear system,LEDSLS),最后针对该模型设计了能够实时跟踪补偿指令电流的二次线性最优控制器。该控制器以PWM占空比为控制量,物理意义明确,易于工程实现,并具有潜在的应用价值。仿真结果证明了该系统模型的正确性,设计的控制器可有效提高三相APF的动态性能。     

基于预测控制与H∞控制的有源电力滤波器设计

为了能更准确地分析有源电力滤波器(APF)系统,建立了考虑时滞、参数摄动以及死区干扰等的APF时滞不确定性模型,并设计了系统的时滞H∞鲁棒控制器。然而在该控制策略下,要保证系统鲁棒稳定性,就会严重降低干扰抑制能力,使APF系统的补偿效果受到影响。针对这一问题,采用嵌入预测控制的方法将APF的时滞不确定性模型转换为不含时滞的不确定性模型,采用H∞控制方法对标称系统设计控制器,以保证系统的整体稳定性,利用参数摄动造成的状态变量扰动是周期性的特性,采用PI控制与重复控制构成的复合控制策略消除参数摄动带来的影响。最后采用Matlab仿真及物理实验对其可靠性进行了验证。     

并联型有源滤波器H∞控制设计

在并联型有源滤波器的控制过程中,前馈控制能够快速跟踪负荷波动,但需要精确的模型和参数。为了消除前馈控制指令与理想控制指令之间误差对补偿效果的不利影响,首先建立了并联型有源滤波器的数学模型。在此基础上,将误差看作是对控制系统的外部干扰,然后基于H∞控制理论,设计了并联型有源滤波器的鲁棒控制器。对于给定的干扰抑制比,通过求解Riccati方程即可得到相应的反馈参数;在Riccati方程有正定解的前提下,干扰抑制比越小,闭环系统的干扰抑制能力越强。该控制器补偿效果良好,同时还可保证闭环系统的稳定性。仿真分析表明,在所提控制器的作用下,无论是在稳定负荷还是在负荷突变的条件下,有源滤波器都有较好的补偿效果。     

H∞控制理论在并联型有源滤波器中的应用

针对有源电力滤波器传统控制方法精度低、鲁棒性差的缺点,建立了并联型有源电力滤波器的状态空间模型,将误差看作是对控制系统的外部干扰,设计了基于H∞控制理论的并联型有源电力滤波器的鲁棒控制器,并将其应用在搭建的有源电力滤波器的模型上。从计算机仿真可以看出,该控制器能减小电源电流的谐波畸变率,并能稳定直流侧电压。仿真结果证明H∞控制方法提高了系统的稳定性和鲁棒性,使有源电力滤波器具有更好的补偿效果。     

并联型有源电力滤波器的H∞控制及仿真研究

有源电力滤波器系统中含有未知的不确定性问题,在其运行中负载发生变化,影响系统稳定性,致使原有控制效率降低。为提高系统抗干扰能力,增强系统鲁棒性,笔者针对包含不确定干扰的系统数学模型,基于H_∞控制理论,采用线性矩阵不等式的鲁棒控制器设计方法,设计了单相并联有源电力滤波器H∞输出反馈控制器。该控制器可在2～3个周波内将电网28.93%的畸变率补偿在3%以内,并且在负载电流发生变化时,仍可实现快速的动态补偿和高精度的稳态补偿。通过仿真实验,证明了该控制器不仅可以保证闭环系统稳定,同时还具有良好的动态补偿效果和较强的鲁棒性。     

并联型有源滤波器的H∞控制

电力系统的运行工况复杂,要得到系统和干扰的精确数学模型几乎是不可能的.介绍了H∞鲁棒控制器理论的基本原理,并运用混合灵敏度的方法设计了 APF 的H∞鲁棒控制器,能将电力系统的建模误差、参数不确定性和干扰不确定性等因素计入设计方案之中,因而能使控制系统具有很好的鲁棒性.采用混合灵敏度的方法设计H∞鲁棒控制器,在进行合理的降阶后利用Matlab软件进行仿真,结果表明:APF的H∞控制具有较好的动态品质,并使系统具有较强的鲁棒性.自动控制系统最重要的特性莫过于它的稳定性,在稳定的基础上,再追求系统满足一定的性能要求,这样的控制系统才具有实际应用价值.因此,保证闭环控制系统的稳定性,这是控制器设计所必须满足的基本要求.利用Matlab软件进行仿真,结果表明:APF的H∞控制具有较好的稳定品质.     

单相有源电力滤波器的非线性切换控制

针对线性控制策略造成的有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）补偿误差,利用非线性动力学的切换系统理论,提出了一种APF切换控制的新方法。首先建立APF切换系统精确模型,然后利用APF平衡状态推导出APF切换系统误差模型,在此基础上设计合理的切换路径作为系统的控制输入。该输入可以使系统渐近稳定,系统的误差状态变量趋于零,实现APF精确补偿。通过与传统线性电压控制策略进行仿真比较,结果验证了该方法的合理性和有效性。     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

基于三相四桥臂逆变器的APF预测控制方法的研究

为解决三相四线制不对称电网系统中的谐波污染问题,提出了一种应用于三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的控制方法。该方法在T采样时刻预测出T+1时刻的网侧电压和逆变器输出电流值,并根据建立的系统数学模型计算出T+1时刻的参考电压值,然后利用三维电压空间矢量调制得出主电路的控制信号,驱动主电路输出补偿电流以达到消除谐波的目的。此方法能有效降低采样、计算环节带来的延时,具有直流电压利用率高,系统动态响应好的优点。仿真实验证明了该方法的可行性。     

基于H∞控制理论的三相PWM整流器控制策略研究

针对三相PWM整流器电流环的特点提出了一种H∞控制策略.基于d-q轴旋转坐标系下的整流器数学模型,将电流环控制器设计问题转化为H∞控制标准型,选择状态参数,建立了增广状态方程.通过求解Riccati不等式的正定解,得出H∞控制器.使系统存在参数摄动以及外部扰动的情况下,系统依然可以实现稳定运行.通过仿真和实验进一步验证...     

三相APF考虑饱和限幅稳定性控制方法

针对APF(active power filter)在控制中的混杂特性和饱和非线性问题,提出一种将切换算法和空间电压矢量控制算法相结合并应用于考虑饱和限幅的三相APF的控制策略。该方法首先建立三相APF的切换仿射线性系统的误差模型,根据Lyapunov相关定理及凸集理论,为考虑饱和限幅的三相APF找到了一种新的、保守型更小的切换率。然后根据三相电源电压构成的空间电压矢量图及波形图,三相电源电压被分成六个扇区,再根据凸组合稳定条件,在每个扇区内找到可以保证系统二次稳定的开关子系统的组合,在这些子系统的组合中选取使得Lyapunov函数导数最小的子系统。最后仿真分析和实验结果证明了所提出方法的可行性和正确性。     

基于单周控制三相四线制APF的研究

以四桥臂三相四线制有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对APF中畸变电流检测的快速实时响应问题,研究APF的单周控制原理与控制策略,提出三相四线制APF的单周控制模型.在分析单周控制四桥臂三相四线制APF开关周期平均模型的基础上,推导出单周控制的关键方程,该方程组描述了在CCM运行模式下电源电流、开关占空比与电压调节器输出电压3个量之间的关系.基于该方程组的一个最简解,建立了单周控制电路模型.最后设计单周控制APF,并对其进行了仿真及实验研究.实验结果表明,该方法实时性好,控制电路结构简单、动态特性好.     

基于Delta算子的并联型有源电力滤波器H∞控制器设计

针对并联型有源电力滤波器(SAPF)的数字化控制问题,基于补偿性原理,将负载的谐波电流当作扰动,电源谐波电流作为系统的期望输出,建立了SAPF的Delta算子离散化状态空间方程模型,利用线性矩阵不等式(LMI)方法设计SAPF的H∞控制器.对所设计的H∞控制器的补偿效果与基于传统Z变换方法设计的H∞控制器的补偿效果进行...     

基于H∞控制理论的电力系统稳定器

阐述了Ｈ∞控制理论的基本方法,并将其应用于电力系统稳定器设计。研究了加权函数的选择原则,应用Ｍａｔｌａｂ鲁棒控制工具箱,成功地设计了基于Ｈ∞控制理论的电力系统稳定器。仿真结果表明,将其配合常规的ＰＩＤ调压器使用,则具有良好的动态品质和调节精度,并能抑制振荡,提高电力系统的动态稳定性。     

基于单周控制的单极调制单相有源电力滤波器

有源电力滤波器(active power filter,APF)可以滤除谐波和补偿无功分量。单周控制双极调制方法控制并联型有源电力滤波器存在直流分量问题,开关损耗大、稳定工作范围窄、原有的单周控制单极调制方法不能快速跟踪电网电压的变化。针对以上问题,提出了应用于单周期控制有源滤波器的新的单极调制方法,控制方程正负半波对称且引入电网电压量,实现了直流分量基本为零和快速平滑跟踪电网电压,扩大了有源滤波器的工作范围。仿真结果证明了其可行性。     

基于单周控制的三电平三相三线制APF

提出了单周控制的三电平三相三线制有源电力滤波器,它可以较低的开关频率获得和高开关频率下两电平变换器相同的输出电压波形,控制器结构简单、控制精度高、补偿效果好。滤波器工作于恒开关频率,适合于推广到工业应用。在建立数学模型的基础上仿真研究,结果证明其动静态补偿性能很好,能有效补偿系统谐波。     

广义系统H∞分散控制

文中研究广义互联系统分散控制器的设计.按照中文方法得到的闭环系统具有联接稳定,当部分子系统断开时并不影响整个系统的稳定性.实际证明提出的方法是完全可行的.