基于分数阶PI λ 控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键.文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例-积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响.仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例积分(PI)控制的方案.     

有源电力滤波器直流侧电压的复合控制

直流侧电容电压的控制是有源电力滤波器(APF)的关键技术之一。APF的补偿性能和功率损耗都与其直流侧电容电压有一定的关系。根据直流侧电容电压波动和补偿性能、功率损耗及电网电压之间的关系,采用下垂控制器调节直流侧电容电压参考值。考虑到电网电压波动和负载突变等情况,提出了一种鲁棒性好、稳态精度高的改进型滑模比例积分(PI)控制。仿真和实验结果表明:使用下垂控制器实时调节直流侧电容电压能够有效地提高补偿性能;使用改进的滑模PI控制能够提高滑模PI调节的稳态精度和对负载突变的响应速度。     

滑模PI控制在APF直流侧电压控制中的应用

直流侧电压的控制性能会直接影响并联有源电力滤波器(APF)的补偿特性,对直流侧的电压控制成为研究APF的关键技术之一。采用传统比例积分(PI)控制系统难以保证并联APF在负载突变和参考电压跳变时对直流侧电压快速精准控制,针对上述问题,提出了电压外环滑模PI复合控制算法。通过对直流侧电压在PI控制算法和滑模PI复合控制方法下的仿真和实验对比分析,结果表明,滑模PI复合控制器提高了直流侧电压的稳态性能和响应速度,同时有效减小电压波动,基于该控制算法的并联APF控制系统具有良好的鲁棒性能和动态性能。     

四桥臂有源电力滤波器直流侧电压控制研究

四桥臂有源电力滤波器(APF)可以解决三相四线制系统谐波和不平衡问题,主电路参数及直流侧电压控制直接影响APF的补偿性能。本文基于四桥臂APF数学模型,给出了直流电压参数的选取依据;分析了三相四线制APF交直流侧能量交换的特点,基于此确定了四桥臂APF的直流侧电压控制方案;建立了直流侧电压控制环数学模型,并对控制器进行了设计。通过仿真和实验验证了直流侧电压选取的合理性以及控制方案的可行性。     

滑模控制在APF直流侧电压控制中的应用研究

在并联型有源电力滤波器(APF)中,直流侧电压的稳定对APF的性能起着非常重要的作用。针对并联型APF直流侧电压传统控制方法的不足,将改进的趋近率滑模控制运用于三电平并联型APF的直流侧电压的控制中。仿真和实验结果表明,该滑模控制器有效地提高了直流侧电压控制的鲁棒性,对三电平并联型APF直流侧电压控制技术实用化具有很高的价值。     

并联型有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的控制是并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的关键技术之一.直流侧电压的大小将影响到APF的功率损耗和补偿性能.而在复杂的工业应用场合,各种负载的波动将会造成APF公共耦合点的电网电压的波动,进而影响到APF的补偿性能.以三相三线并联型有源电力滤波器为例,分析APF的功率损耗和直流侧电压之间的关系以及补偿性能和直流侧电压、电网电压之间的关系,并提出一种采用下垂调节器来控制直流侧电压指令值的控制策略.当电网电压升高时,提高直流侧电压,从而提高APF的补偿性能;当电网电压降低时,降低直流侧电压,在保证APF的补偿性能的基础上降低功率损耗.仿真和实验结果验证了理论分析,采用下垂调节器能够实现APF功率损耗和补偿性能的综合优化.     

无级联PWM整流器模型预测直接功率控制

传统模型预测直接功率控制(MPDPC)使用基于电压外环比例积分(PI)控制器的经典级联结构,系统整体性能受PI控制器的影响,容易出现动态性能差、对系统参数敏感等问题.提出一种适用于三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的无级联模型预测直接功率控制(CF-MPDPC),采用动态给定方案实现直流侧电压控制,通过能量守恒原理实现对有功功率的参考设计,避免了PI参数对系统的影响;为进一步提高控制性能,减少采样计算延时带来的影响,采用延迟补偿控制,提高功率的预测精度.仿真及实验结果表明,该方法提高了系统的动态性能和鲁棒性.     

APF直流侧电容电压的下垂模糊自适应PI控制

以单相并联有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对直流侧电容电压影响APF补偿性能的问题,提出了将下垂控制和模糊自适应比例积分(PI)控制相结合的下垂模糊自适应PI控制方法。首先,分析模糊自适应PI控制的工作原理;再针对传统直流侧电容电压控制存在补偿开关器件损耗与补偿性能的不足,提出采用下垂控制器获得直流侧电容电压控制的参考值,并对下垂控制与模糊自适应PI控制相结合的控制方法进行了理论分析;最后,对提出的方法进行了Matlab/Simulink仿真和实验验证。结果表明:相对于模糊自适应PI控制方法,提出的控制方法响应速度更快、超调量更小,且提高了直流侧电容电压控制的稳定性及APF的补偿性能。     

APF直流侧电压自适应PI控制

三相三线制有源滤波器(APF)大多采用传统的PI控制策略来控制直流侧的电容电压。为了提高有源滤波器的性能指标,在传统的PI控制基础上,结合最小隶属度模糊控制理论,提出模糊PI的直流侧电压自适应控制。模糊PI控制可以根据实时情况改变比例和积分参数,解决了传统PI控制器在非线性系统中的缺点。MATLAB仿真表明,模糊PI自适应控制与传统PI控制相比,跟踪性能更强,直流侧电压超调量更低,动态性能更好,并且有效地降低了电网谐波的畸变量。     

基于下垂系数模糊自适应的APF直流侧电压控制策略

有源电力滤波器(active power filter,APF)直流侧电压控制是其关键技术。直流侧电压大小直接影响APF的功率损耗和补偿性能。在某些复杂的工业应用场合,各种负载的波动会造成APF公共耦合处网侧电压的严重波动,影响了其补偿性能。以三线三相APF为例,分析其损耗、补偿性能与直流侧电压关系,提出一种下垂系数模糊自适应的APF直流侧电压控制策略。结果表明:当网侧电压升高或降低时,可以通过提高或降低直流侧电压来提高其补偿性能与降低其功率损耗;仿真与实验验证了其可行性与正确性。     

有源电力滤波器的双环模糊自适应PI控制

有源电力滤波器(APF)的直流侧电压稳定、补偿电流准确跟踪对APF的补偿效果起着至关重要的作用。针对非理想情况下APF精确数学模型难以获得,传统比例积分(PI)控制器参数难以整定,导致系统动、静态性能差,电网谐波电流补偿效果不理想的问题,给出一种电压电流双环模糊自适应PI控制策略,实现APF直流侧电压PI控制器和补偿电流PI控制器参数的自适应调节,弥补了APF在实际应用中采用传统PI控制器参数整定困难,自适应能力不足的缺陷。仿真和实验结果表明:该控制策略下系统具有的良好的动、静态性能,以及较好的谐波电流补偿效果。     

有源电力滤波器直流侧电压模糊PI自适应控制

APF直流侧电压通常采用比例积分(PI)控制。针对PI控制鲁棒性差、动态响应慢、超调量大等缺点,本文提出模糊PI自适应的控制方法,并介绍了模糊控制器的设计过程。仿真结果表明,与传统PI控制相比,模糊PI自适应控制对稳定直流侧电压波动有着更好的控制效果。     

基于PCHD模型的APF自适应模糊无源控制研究

为改进有源电力滤波器APF的电网电流补偿效果,基于APF的端口受控哈密顿(PCHD)数学模型,采用互联和阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法,设计了通过模糊控制实现注入阻尼在线调整的无源混合控制器。同时,为提高APF的直流侧电压控制能力,采用自适应模糊PI控制器,实现比例系数与积分系数的在线调整。利用所提出的控制器,可有效补偿电网电流,抑制负载电流谐波,使电网电流为近似正弦波;同时,获得更好的直流电压动静态性能。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建APF自适应模糊无源混合控制器的仿真模型,对APF的谐波补偿性能进行了仿真实验研究。仿真结果表明所提出的自适应模糊无源混合控制策略是可行的。     

基于自抗扰控制技术的有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(activepower filter,APF)正常工作的关键环节之一。对APF直流侧电压进行建模,在dq坐标系中分析了直流侧电压与d轴电流的数学关系,进而提出了APF直流侧电压自抗扰控制器的整体设计方法,给出了自抗扰控制器中的跟踪微分单元、扩张状态观测器和误差反馈单元的设计方法,并采用线性方法对该控制器进行优化,提高了响应速度与控制精度。仿真与试验结果验证了该设计方法的可行性。     

一种新型的有源电力滤波器直接功率控制方法

提出了一种新型的有源电力滤波器恒频直接功率控制方法,该算法直接采用电源功率对APF进行控制,从而省略了负载谐波和无功的检测及计算环节,提高了控制的可靠性、降低了成本;采用恒频直接功率控制保证了开关频率固定,提高了系统的动态性。另外分析了直流侧电压与功率损耗以及补偿能力之间的关系,应用下垂控制器获得直流侧电压控制参考值,从而实现APF的有功功率损耗与补偿性能的综合优化。仿真结果验证了该方法的正确性与有效性。     

基于EL模型的TNPC型APF自抗扰无源控制策略

提出一种基于三电平T型中性点箝位(TNPC)型有源电力滤波器(APF)自抗扰无源控制策略,有效解决了传统TNPC型APF控制策略存在控制性能不佳的问题。建立了TNPC型APF的欧拉-拉格朗日(EL)模型,基于系统的无源性,采用注入阻尼的方法,设计了电流内环的无源控制器,从理论上保证了系统的稳定性。在电压外环使用了自抗扰控制(ADRC)技术,有效提高直流侧电压控制能力,缓解了超调的问题,使系统具有良好的动静态性能,并维持了直流侧电压的稳定。仿真和试验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

有源滤波装置直流侧电压控制瞬时能量平衡建模

针对有源滤波装置直流侧电压进行更为有效控制的问题,文中应用瞬时能量平衡建模法推导出了一种用于三相三线有源滤波装置(APF)的直流侧电压控制数学模型。基于推导的数学模型利用经典控制理论得到稳态模型框图。根据比例积分调节器的闭环控制模型和劳斯判据中系统稳定条件,研究了系统的稳定性,并详细讨论在闭环控制方式下比例积分调节器的比例系数KP和积分系数KI的选取原则。仿真和实验结果验证了文中提出的比例系数KP和积分系数KI的选取原则是切实可行的,同时表明比例积分调节器闭环控制对于有源滤波装置直流侧电压控制具有较好的相对稳定性。     

通用电能质量控制器直流侧电压控制建模与分析

为了对通用电能质量控制器直流侧电压进行更为有效的控制,提出一种用于三相三线通用电能质量控制器(UPQC)直流侧电压控制的外环模型。在所得模型的基础上利用经典控制理论分析了实际UPQC的补偿能力;并通过分析抗扰动性能,采用比例积分调节器时电压环稳定性以及采用比例调节器时电压环稳定性,详细比较了直流侧电压的两种控制方法——反馈控制和复合控制(反馈加前馈控制)。仿真和实验结果验证了UPQC的最大补偿能力,同时表明复合控制具有较好的抗扰性能,以及在比例调节器下具有较好的相对稳定性。     

基于模糊PI控制的SVPWM整流器直接功率控制研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式.针对虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题,设计了由两个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器以滤除直流分量.为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了模糊PI控制器.仿真结果表明,与传统DPC方案相比,基于模糊PI控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定,动态性能更好.     

并联型APF控制技术及其应用

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的控制核心主要包括补偿电流控制和直流侧电容电压控制两个部分,在对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法和直流侧电压控制的基本原理分析的基础上进行仿真,仿真结果表明基于SVPWM电流控制和基于传统PI调节的APF补偿效果较理想,为进一步稳定直流侧电压,提高补偿效果,在电压闭环控制的基础上,引入模糊自适应比例积分(PI)调节器,明显减小了直流侧电压的波动,超调量和静差有了很大的改善,具有良好的控制效果。实验结果也验证了该设计方法的可行性。