基于切换系统的三相APF建模与H∞控制

为研究具有典型混杂动态特性的三相APF高性能控制问题,首先基于PWM调制原理将三相APF的混杂系统模型转化为包含切换开关动态的线性系统,经在平衡流形邻域近似线性化后得到以脉宽为输入函数的线性等效离散系统,最后对该线性离散系统设计了满足一定干扰抑制指标并能实时跟踪补偿指令电流的H∞控制器.该控制器以PWM脉宽作为控制量,避免了以往对周期平均模型进行控制器设计时的等效占空比环节,物理意义清晰,设计更加合理,在工程应用中易于实现,具有潜在的应用价值.仿真结果验证了所提系统模型和控制器设计方法的正确性和有效性.     

三相电压型PWM整流器的非线性控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性模型，设计了一种非线性控制器。对三相电压型PWM整流器非线性控制方法进行了细致的分析与研究，仿真结果表明，PWM整流器采用这种非线性控制器比采用普通线性控制器具有更为优越的动静态性能。     

并联有源电力滤波器新型控制策略仿真研究

三相三线并联有源电力滤波器(APF)能够实时地补偿谐波电流和无功电流。控制器作为APF的核心部件,它的性能好坏直接影响到APF的补偿效果。而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法。考虑到APF的数学模型在dq 坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。然后,再运用变结构控制,设计出这个伪线性系统的变结构控制律。最后,建立了APF的仿真模型对其进行仿真试验。试验结果表明,基于此控制策略设计出APF的控制器能使有源滤波器具备良好的补偿效果。     

并联有源电力滤波器新型控制策略仿真研究

三相三线并联有源电力滤波器(APF)能够实时地补偿谐波电流和无功电流.控制器作为APF的核心部件,它的性能好坏直接影响到APF的补偿效果.而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法.考虑到APF的数学模型在dq 坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统.然后,再运用变结构控制,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.最后,建立了APF的仿真模型对其进行仿真试验.试验结果表明,基于此控制策略设计出APF的控制器能使有源滤波器具备良好的补偿效果.     

三相APF非线性解耦控制的建模与仿真

有源电力滤波器(APF)是电力系统谐波的有效治理手段之一,但APF主电路为电压源逆变器(VSI),由于开关频率的限制,是一个强非线性耦合系统,给控制器设计及应用带来困难。为此,首先建立了三相电压型有源滤波器系统仿射非线性模型;然后基于微分几何理论,提出该模型的状态反馈精确线性化方法以建立其线性化模型;最后对有源滤波器三相进行解耦并实现了精确解耦控制器的设计。仿真结果表明了所建模型及设计控制算法的有效性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

三相PWM整流器的小信号建模及其双闭环控制

采用开关函数描述的三相PWM整流器的数学模型为非线性模型,控制器的设计比较困难。利用开关周期平均法建立三相电压型PWM整流器(VSR)的平均模型,扰动分离后分别得到稳态模型和小信号模型,其小信号模型即为线性时不变模型。基于小信号模型设计了电压外环和电流内环的PI控制器。最后通过Matlab仿真验证了小信号建模和控制器设计的正确性。     

三相PWM整流器的鲁棒反演控制器设计

针对三相电压型PWM整流器在实际系统中存在因运行状态改变而导致参数不精确的情况,建立了包含不确定因素的PWM整流器数学模型。基于反演(back-stepping)的设计方法对该不确定系统设计非线性控制器,并在控制项中引入鲁棒控制项以补偿不确定性的影响,使控制器的鲁棒性能得到增强。应用Lyapunov稳定性定理证明该系统为渐进稳定,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并对控制器性能进行验证。仿真结果表明,所设计控制器具有良好的动态性能与跟踪性能。     

基于广义预测的三相四线制APF控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)系统自身同有延时造成APF补偿性能下降问题,提出了一种基于广义预测控制(GPC)策略。根据GPC理论,设计了三相四线制APF预测控制结构模型,建立了APF的受控自回归积分滑动模型。在此基础上讨论GPC预测控制器的设计方法,实现了对三相四线制APF电流的预测控制。设计了最优控制规律。仿真试验结果表明,广义预测控制具有较好的跟踪能力,克服了系统延时造成的网侧电流存有毛刺的现象。     

基于滑模变结构控制的三相PWM整流器

在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,设计了电压、电流双闭环控制系统。在内环电流的控制中,采用解耦方法对dq轴电流分别控制,为电流控制器设计了一种滑模变结构控制(SMVSC)方法。仿真实验表明:该控制方法设计简单,提高了PWM整流器的动态性能,而且较好地实现了电流的解耦控制,且使系统鲁棒性增强。     

三相电压型PWM整流器模型准线性化

提出了一个普遍适用于电力电子变换器控制系统设计的模型准线性化方法,利用该方法可以得到电力电子变换器的精确线性模型.该模型不但适合于各类控制器设计,而且可以利用矩阵运算代替通常的调制算法得到各桥臂的开关状态,有效降低了实际系统的实现难度.基于此线性化方法,分别在两种坐标系下建立了三相电压型PWM整流器的精确线性模型,并利用伪逆矩阵设计了PWM整流器的全状态反馈控制器.仿真结果表明,所提出的模型准线性化方法是有效的.     

预测电流控制在三电平三相四桥臂有源电力滤波器中的应用

分析三电平三相四桥臂有源电力滤波器(APF)的主电路拓扑结构。在建立数学模型的基础上,提出了应用预测电流控制策略对其进行控制,利用当前采样时刻的状态信息,预测下一个采样周期补偿电流,并计算确定三电平四桥臂APF各开关器件的开通/关断脉冲产生所需的补偿电流,达到跟踪指令电流的目的。仿真结果表明,采用该控制策略可有效补偿系统的三相谐波电流和中线电流,并能很好控制直流侧两电容电压的平衡,在三相四线制系统中具有良好的应用前景。     

单周控制三电平三相四桥臂APF研究

基于多电平的有源电力滤波器能产生多阶梯、低失真的电压波形,特别适合于高压大功率场合。为此提出一种单周控制的三电平三相四桥臂有源电力滤波器,它不需要三相负载电流检测以及繁琐的无功电流和谐波电流计算,控制器结构简单,仅由几个带复位的积分器、比较器、触发器和一些线性元件组成,具有控制精度高、补偿效果好的特点。滤波器工作于恒定开关频率,比较适合于推广到工业应用。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其能有效地补偿系统谐波,改善电流总谐波畸变率并提高输电线功率因数。     

一种高频自冷的全数字控制有源电力滤波器

在现代化电网中,以数字化控制技术为核心的有源电力滤波器(APF)在改善电能质量方面得到广泛应用。在某些特殊应用场合,APF产品对于功率密度和散热方式有着严格的要求。基于此,提出一种高频自冷有源电力滤波器产品,该产品采用传统两电平拓扑结构。功率器件选择三相全桥碳化硅(Si C)MOSFET模块,控制系统选择DSP+FPGA综合控制的方式。最终,将其应用于20 A的三相四线制APF样机中。     

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。     

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。     

基于ADALINE的有源电力滤波器预测电流控制策略

为有效补偿有源电力滤波器(APF)的控制延时,提出一种基于自适应线性神经元(ADALINE)的APF预测电流控制策略。该策略通过ADALINE预测下一控制周期的参考电流,根据两相静止坐标系下APF系统模型确定参考电压,利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,使APF输出电流快速、准确地跟踪参考电流。仿真与APF样机上的实际运行结果表明,和采用传统无预测算法的SVPWM方法相比,采用本文提出的预测电流控制策略,APF的稳态补偿精度和动态跟踪性能均明显提高。     

基于有限控制集模型预测控制的APF控制策略仿真

为提高三相四线制电容中分型有源电力滤波器(APF)的稳态和动态补偿特性,引入有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)作为其电流控制策略。首先建立并推导了系统在三维αβγ坐标系下的离散预测模型,使得三相耦合和不平衡电流问题得以解决;并根据预测模型,计算出所有预测电流,通过遍历法找到最优开关状态作为输出,达到快速跟踪指令电流的目的,无需调制环节,控制十分简单;同时采用双环PI控制实现直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,通过与复合控制方法的仿真比较,验证了该策略在APF系统控制中的可行性和有效性。     

有源电力滤波器状态反馈精确线性化控制

针对有源电力滤波器模型的非线性强耦合特点,提出了一种基于状态反馈精确线性化的非线性控制策略。采用状态空间平均建模方法建立了三相并联型有源电力滤波器的仿射非线性模型,并从理论上证明了所建立的模型满足状态反馈精确线性化的条件,推导出了非线性系统的反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化。再利用线性系统控制理论设计了控制器,实现了原非线性系统的解耦控制。与PI控制的三角波调制控制方案进行仿真对比分析,验证了所提出的控制方案性能优越,各项性能指标均优于PI控制方案。     

新型模糊反馈电流检测有源滤波器研究

针对大功率晶闸管电压调节器在移相调压过程中产生的谐波电流,提出适合于就地补偿的新型模糊反馈电流检测有源电力滤波器方案,有效解决补偿电流的检测以及有源滤波器的非线性控制问题.对移相调压产生的谐波及三相有源电力滤波器进行电路模型分析,采用Takagi-Sugeno模糊反馈控制方法直接检测电网电流,基于并行分布补偿的方法设计...