三电平有源电力滤波器模型预测电流控制方法研究

针对现有有源电力滤波器大多使用数字化控制器实现,存在系统延时的问题,提出了一种模型预测电流控制方法,并将其应用于三电平有源电力滤波器控制系统中。该方法根据实际有源电力滤波器控制系统模型设计质量函数,在每个采样周期内,对变频器27个电压矢量分别进行评估,选取使质量函数取值最小的电压矢量来控制下一周期开关导通,使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。仿真结果表明,该方法不仅能使有源电力滤波器实现高性能补偿,而且极大地减小了数字系统的固有延时。     

三相三线APF补偿电流的模糊反馈检测与控制

补偿电流的检测是三相有源电力滤波器的关键问题,快速准确地检测出补偿电流并实施有效的控制直接影响到有源电力滤波器的补偿效果.对三相三线制有源电力滤渡器进行电路模型分析,采用T-S模糊反馈控制的方法,获得三相三线制有源电力滤波器的补偿电流,并对电源电流进行实时的模糊反馈控制.采用并行分布补偿的方法设计了模糊反馈控制器,将有源电力滤波器的非线性问题线性化,在稳定性条件下求解线性矩阵不等式,得到无功功率及谐波电流全补偿控制策略的状态反馈增益,由此获得连续的即时补偿跟踪电流,仿真及实验结果验证了补偿电流检测的准确性及模糊反馈控制的有效性,对简化有源滤波器的电流检测与其构成组件具有较大应用价值.     

APF的谐波电流补偿控制策略研究

用电负荷类型的增多及电力电子器件的广泛应用,使得电路中的非线性负载越来越多。这就造成了电网中产生了大量谐波源和功率损耗,给人们生产生活带来了很多的不便。为了更有效地解决电网中的谐波问题,提出了通过采用有源电力滤波器来补偿谐波电流的控制策略。该控制策略基于d-q坐标系,对谐波电流进行检测。采用PI-重复控制方法来实现无静差指定次谐波补偿,以消除谐波电流。将该控制方法与传统的PI控制进行比较,并分析了PI-重复控制方法的动态性能及稳态性能。仿真结果对比证明了PI-重复控制能很好地对谐波电流进行抑制。PI-重复控制作为一种便捷的控制策略,对谐波具有明显的消除作用,能很好地应用到生产、生活中。     

基于APF的谐波补偿中的几种谐波电流检测方法

采用有源电力滤波器（APF）已成为谐波补偿的一种重要趋势，而采用这种方式的关键是能够准确地检测出谐波电流，本文介绍了几种基于APF的谐波补偿中的谐波电流检测方法，并对它们进行了比较。     

用于飞机变频电网APF的补偿电流指令产生方法

针对飞机交流变频电网谐波抑制的需要及传统方法在变频条件下的不足,提出了一种基于正序基波滤波器的补偿电流指令产生方法。该方法从整体上分析了正序基波滤波器的特性,并利用正序基波滤波器分别滤除了电源电压和电流中的谐波和非正序成分,而后计算出电源的正序基波有功电流,由此得到补偿电流指令,检测过程中省去了低通滤波器。将该方法应用于三相电压不对称且有畸变的飞机变频电网的并联有源电力滤波器(APF)中,结果表明,采用该方法在整个基频变化范围内能实现对谐波、无功及不平衡电流准确而快速的检测和补偿,补偿结果符合MIL STD 704F和IEEE Std 519标准的要求。     

并联型有源电力滤波器(APF)的仿真模型

对并联型有源电力滤波器系统的电路结构、控制方法、工作原理、系统特性进行了分析和探讨，并利用Matlab中的电力系统仿真工具箱对其进行了建模和仿真。并联型有源电力滤波器适用于多种负载条件下的谐波和无功补偿，尤其是能应用于电源电流畸变和不平衡条件下。稳态仿真结果表明，该方案具有很好的谐波补偿效果、并且具有通用性。有源电力滤波器是一种满足谐波标准要求、且能很好地解决谐波问题的装置。     

电力有源谐波补偿系统实时仿真模型的研究

该文为并联型电力有源谐波补偿系统建立了包括各个子系统在内的整体仿真模型，并基于MATLAB作了二次开发。该系统仿真模型结果准确，能实时反映动态过程变化，为研究有源滤波器的拓扑结构，控制方式，谐波检测和电流跟踪控制方式提供了一个有力的工具。文中最后通过对不同控制方式的比较试验验证了该仿真模型的有效性。     

四桥臂三相四线APF的新型电流检测与控制

由于中性线参与了实际的控制,使得三相四线有源电力滤波器(APF)电流检测与控制更为复杂,同时APF直流侧电压的稳定控制也更为困难.为有效地检测四桥臂三相四线APF的参考补偿电流以满足实现对APF的有效控制并对各类非线性负载电流实施实时补偿,在分析了四桥臂三相四线APF工作原理的基础上,采用Takagi-Sugeno(T-S)模糊控制的方法,以直流侧电压的三值输入逻辑规则对四桥臂三相四线APF进行建模,利用并行分布补偿算法获得模糊控制律,在此基础上设计了模糊控制器,实时准确地获得四桥臂三相四线APF在各种非线性负载条件下的补偿参考电流并使直流侧电压得到自动稳定控制.仿真及实验结果验证了该控制策略的正确性及有效性.     

基于自适应滤波器的电网谐波电流预测法

提出一种新的基于LMS算法自适应滤波器的有源电力滤波器(APF)参考电流的预测方法，针对传统LMS算法的缺陷(如收敛速度慢、对非平稳输入信号的适应性差等)作了3点改进，这些改进措施可有效提高自适应滤波器的综合性能．仿真与实验结果证明，采用该方法可有效减小延时对APF补偿效果的影响．     

有源电力滤波器的预测电流控制方法研究

针对三角波电流控制方法和滞环电流控制方法的不足,详细分析并实现了有源滤波器预测电流控制方法.该方法具有控制精度高,响应速度快,主电路开关频率恒定等优点.理论分析和实验结果验证所提出的控制方法的有效性,基于预测电流控制方法的有源电力滤波器具有良好的工作性能.     

电流型变流器的改进模型预测控制

传统的模型预测控制(MPC)采用脉冲响应的非参数模型作为系统的预测控制模型,计算量大,很难直接应用于实时控制系统.本文提出将传统的MPC进行改进,应用到电流型变流器(CSC)功率因数校正系统中.改进的MPC根据CSC控制量与被控制量的传递函数得出CSC的一阶差分方程作为预测控制模型,同时保留传统MPC反馈校正、动态优化等优点.将此改进的MPC与传统的PID控制进行对比研究,结果表明:改进的MPC用于电流型变流器,比传统的PID控制具有更好的鲁棒性和更快速的动态响应特性.     

智能控制有源电力滤波器系统研究

采用新的有源无功补偿与滤波器原理方案,通过信号采集电路采集电网信息,然后通过高性能的TMS320F2812智能控制系统对电力系统信号进行检测、数据处理及计算,得到有关高次谐波的信息,产生控制信号到IPM驱动电路中,控制有源滤波器组对电网中的无功电力与谐波进行补偿,达到预定的效果。并对电网的实时监测、对滤波器监控与电网动态信息实时在LCD上显示出来。此系统在理论仿真与实际电网电力系统无功电力与谐波补偿中取得了良好实验的效果。     

基于Hammerstein-Wiener逆模型补偿的预测控制非线性变换策略

针对一类Hammerstein-Wiener模型描述的非线性控制系统,提出一种基于逆模型补偿的预测控制策略.在控制优化计算中,利用Wiener非线性环节的逆模型分别对系统输出设定值和采样值进行变换;控制实施过程中,将控制器输出操作量经过Hammerstein静态非线性环节模型逆变换后施加到实际被控对象上,通过两次逆变换,使得标称模型下控制器输出与闭环系统中线性环节的输入相一致.通过非线性变换补偿将非线性过程的控制转化为线性系统控制,避免了对非线性模型进行优化计算量大及预测不准确的问题.最后通过仿真验证了所提方案的可行性及有效性.     

Barrier function based model predictive control

A new formulation of nonlinear model predictive control (MPC) is developed by including a weighted barrier function in the control objective. While the barrier ensures that inequality constraints are strictly satisfied it also provides a smooth transition between points in the interior and those on the boundary of the constraint set. In addition, the resulting optimisation problem, to be solved at each control step, is effectively unconstrained and thus amenable to elegant optimisation techniques. The barrier must satisfy certain conditions in order that the state converges to the origin and we show how to construct such a barrier. Conventional MPC may be seen as a limiting case of the new class as the barrier weighting itself approaches zero. We pay particular attention to the novel approach of fixing the weighting parameter to some positive value—possibly large—and observe that this provides a degree of controller caution near constraint boundaries. We construct an ellipsoidal invariant set by exploiting the geometry of self-concordant functions and show nominal closed-loop stability for this class of controllers under full state feedback.     

有源电力滤波器三种基波提取方法的对比分析

谐波检测是有源电力滤波器实时补偿谐波的关键,检测谐波的实际是通过某种方法提取出基波。所以本文主要研究基波提取法即传统的ip-iq法、平均值法和正序法等三种方法。在研究理论的基础上对三种方法进行MATLAB仿真建模和比较分析,并着重比较三种方法提取基波的实时胜,比较结果表明,实时性最好的是平均值法,其次是传统的ip-iq法,最差的是正序法。     

状态空间模型的双层结构预测控制算法

双层结构预测控制是指先进行设定值优化、再进行设定值跟踪的预测控制.在已有的双层结构动态矩阵控制的基础上,本文给出基于状态空间模型的双层结构预测控制算法.该算法基于干扰模型和新定义的开环预测值,给出了新的开环预测模块.该开环预测模块采用Kalman滤波方法得到操作变量、被控变量的开环动、稳态预测值.基于这些开环预测值,稳态目标计算模块的基本原理同双层结构动态矩阵控制,但是具体细节上遵循状态空间方法.动态控制模块基于稳态目标计算提供的操作变量、被控变量的稳态目标(设定值),采用二次规划算法计算控制作用.仿真算例证实了该算法的有效性.     

A model predictive obstacle avoidance method based on dynamic motion primitives and a Kalman filter

A dynamic motion primitive (DMP) is a robust framework that generates obstacle avoidance trajectories by introducing perturbative terms. The perturbative term is usually constructed with an artificial potential field (APF) method. Dynamic obstacle avoidance is rarely considered with this approach; furthermore, even when dynamic obstacles are considered, only the velocity and position information of the current state are incorporated into the obstacle avoidance framework. However, if the position of an obstacle changes suddenly, a robot may be placed in a dangerous position close to the obstacle, resulting in large obstacle avoidance accelerations, sharp trajectories, or even obstacle avoidance failure. Therefore, we present a model predictive obstacle avoidance method based on dynamic motion primitives and a Kalman filter. This method has three main components: Dynamic motion primitives are used to generate the desired trajectory and introduce perturbations to achieve obstacle avoidance; the Kalman filter method is adopted to estimate the future positions of the obstacles; and model predictive control is employed to optimize the repulsive force generated by the APF while minimizing the defined cost function, thus guaranteeing the safety and flexibility of the method. We validate the presented method with 2D and 3D obstacle avoidance simulations. The method is also verified with a real robot: the-Kinova MOVO. The simulation and experimental results show that the proposed method not only avoids dynamic obstacles but also tracks the desired trajectory more smoothly and precisely.     

一种简单实用的APF谐波电流检测实验系统

现有的多种有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)单相电路谐波电流检测方法,它们的有效性均采用仿真验证,而缺少实验环节.针对此问题,将UA206 A/D数据采集卡通过PCI口与计算机相连,以电源电压和负载电流作为输入信号可以构成一种简单实用的APF谐波电流检测实验系统.该系统具有结构简单、稳定性...     

基于分段Lyapunov 函数的Hammerstein-Wiener 非线性预测控制

针对输入和输出受约束的Hammerstein-Wiener型非线性系统,建立T-S模糊模型,并提出一种基于分段Lyapunov函数的非线性预测控制算法.通过构造分段二次Lyapunov函数,分析非线性系统的稳定性,降低普通二次Lyapunov函数的保守性;通过离线设计分段反馈控制律,在线实施符合条件的反馈控制律,极大程度地提高了在线计算效率.仿真结果验证了该方法的有效性.