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。     

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。     

基于切换线性系统的单相有源电力滤波器的建模与控制

为研究具有典型混杂动态特性的单相有源电力滤波器(single phase active power filter,SPAPF)的高性能控制问题,作者采用脉宽调制技术将包含SPAPF的混杂系统模型转化为包含切换开关的线性系统模型,通过在平衡流形邻域对其进行近似线性化得到了以脉宽为输入函数的线性离散系统,并为该系统设计了能够实时跟踪补偿指令电流的线性二次最优数字控制器。该控制器以脉宽为控制量,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的正确性和有效性。     

基于双环控制思路的有源电力滤波器H_∞控制

应用平均化建模的方法,建立了考虑外界干扰的有源电力滤波器(APF)系统的平均化模型.根据直流侧电容电压响应速度远远慢于输出电流响应速度(两者的响应在时间轴上分离),将控制器设计为电流环与电压环2个部分.电压环控制采用PI控制方法设计,而在电流环设计时将APF非线性系统进行简化,进而设计H_∞控制器.最后利用极点配置对闭环系统的收敛速度进行定性配置.该控制器的设计考虑了系统参数摄动及外界干扰的不确定性,使控制器具有较强的鲁棒性;设计时从系统的状态平均化模型出发,物理意义清晰,设计思路合理,针对一般H_∞控制器设计需求解Riccati方程的不足,对矩阵进行归一化然后利用LMI工具箱简化控制器求解,易于在工程中实现.仿真与实验结果验证了控制器设计方法的正确性和有效性.     

鲁棒控制与H_∞最优化简述

介绍了灵敏度函数、H∞最优化及鲁棒稳定性的基本概念,简述了H∞最优控制与灵敏度函数、鲁棒稳定性的联系     

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。     

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。     

一种高精度APF控制系统设计新方法

设计了一种全数字控制的有源电力滤波器,大幅度提高了采样和控制精度。控制系统使用了两片DSP芯片TMS320F2812,一片用于采样、运算和PWM调制,另一片用于电能质量监控和人机交互,耦合程度低,降低了对通信速率的要求。数据采集子系统使用了一片高精度的16位AD转化器AD7656,提供了6路双极性的高速同步采样通道,用作电流和电压信号采样,保证了采样的准确性和实时性。电能质量监控子系统使用了一片专用的电能测量芯片ADE7878,提供基波和谐波的有功功率、无功功率等信息。实验表明,方案具有良好的控制精度和响应速度。     

神经网络控制APF综合治理研究

针对分布式新能源、电动汽车以及各种储能装置的大量接入,给低压配电网带来三相不平衡及电网谐波等电能质量问题,提出一种基于小脑神经网络(CMAC)与比例积分(PI)算法相结合控制的有源电力滤波器(APF)控制方法,对低压配电网中的三相不平衡及谐波等问题进行了有效治理。仿真结果表明,该控制方法对治理低压配电网三相不平衡与谐波问题效果明显,克服了网侧电流存在突波的现象。     

直流侧APF与APF和PFC开关利用率的比较研究

文中提出了一种计算开关电流应力的近似算法。采用该算法，对有源电力滤波器、功率因数校正器、直流侧有源电力滤波器等3种谐波治理和改善功率因数的电路的开关利用率进行了理论分析和比较。从开关利用率的角度，为不同条件下选取何种电路进行谐波治理更为合适提供了理论依据。     

具有控制器参数摄动的并联型有源电力滤波器H_∞控制器设计

根据有源电力滤波器(APF)的补偿性原理,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,建立了并联型APF的状态空间数学模型。基于该模型,考虑控制器参数在一定范围内发生加性范数有界摄动的情况,利用线性矩阵不等式方法对并联型APF的非脆弱H∞控制器设计问题进行研究。仿真示例表明,非脆弱H∞控制器在其参数发生摄动时仍能保证并联型APF的稳定性和补偿效果,而H∞控制器在其参数发生同等程度的摄动时恶化了系统的补偿效果。     

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。     

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。     

APF谐波抑制技术的实际应用

在供电系统中谐波现象普遍存在,且危害严重。通过APF原理的引入,介绍了基于傅里叶变换算法和DSP控制的谐波抑制原理,并对APF原理的控制回路和电气回路进行了图示。以某冶炼厂应用并联型APF为实例,对比APF滤波前后的波形效果和谐波含量,对其实际应用效果进行客观地评估分析,验证APF滤波在类似领域应用的可行性和有效性。     

新型电压控制式有源电力滤波器(APF)的设计

随着越来越多的非线形电力负荷投入使用,使城市电网中的谐波分量猛增.为降低谐波对电力系统的危害,更有效地抑制揩波,提出与传统的电力有源滤波器不同的新型设计思路,并设计实现了小功率单相新型谐波抑制装置,取得比较好的谐波抑制效果,体现了该装置功能多、性能好、克服了常规LC无源滤波器不足等特点.     

分布式光伏发电与APF协调统一控制策略

光伏并网系统由于其清洁无污染、便于分布式发电的优点,在我国西北偏远地区以及乡镇配电台区得到广泛应用.然而该系统易受环境温度、光照强度、电网阻抗以及接入非线性负载等外部环境影响,导致输出包含大量高次谐波,入网电能质量明显下降.为解决光伏发电系统接入偏远配电台区存在的谐波问题,此处提出一种融合有源电力滤波器(APF)算法的...