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。     

有源电力滤波器精确反馈线性化准滑模变结构控制

提出一种基于精确反馈线性化的有源电力滤波器(active power filter,APF)准滑模变结构复合控制策略,解决了传统有源电力滤波器滑模控制器设计结构复杂及抖振问题。根据三相有源电力滤波器在d-q坐标系下的仿射非线性模型,推导相应的坐标变换矩阵与状态反馈表达式,得到系统精确反馈线性化模型。针对此线性系统设计积分滑模函数,并证明等效控制的存在性与滑模控制的可达性。最终实现了准滑模变结构控制器设计,并给出参数选取范围。仿真与实验结果证明,该复合控制方法结合了精确反馈线性化控制与滑模控制的优点,具有较优的动态控制响应与稳态控制性能。     

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。     

探究有源电力滤波器中的重复控制

在谐波治理的过程中,有源电力滤波器属于主要器件之一,它具有补偿谐波以及校正功率因数等相关功能,研究前景广阔。而重复控制可以无差跟踪周期性参考信号,进而在有源电力滤波器中得到了广泛运用。     

有源电力滤波器非线性解耦控制的研究

有源电力滤波器是一个非线性、多变量、强耦合的系统,建立精确的数学模型比较困难。文中在其非线性数学模型的基础上,采用非线性变换和非线性反馈理论,推导出其反馈线性化方程,从而得出有源电力滤波器有功电流和无功电流的解耦控制策略。数字仿真和实验结果表明,该控制策略能较好地实现有源电力滤波器的解耦控制,具有较好的动态特性和较强的鲁棒性。     

有源电力滤波器重复控制方法的设计

分析了三相并联型有源电力滤波器(APF)原理和电流控制数学模型。接着将重复控制器嵌入到有源电力滤波器(APF)中,实现PI控制和重复控制的双闭环电流控制。同时讨论了重复控制的稳定性和稳态误差,分析了重复控制器的参数设计。最后在一台20kVA并联型有源电力滤波器样机上验证了该方法的使用性和有效性。     

有源电力滤波器重复控制设计及调试

介绍了有源电力滤波器的主电路结构及其重复控制设计。在程序调试时,把控制对象离散化编入到DSP程序中进行实时闭环运算,降低了控制算法的调试难度,提高了系统开发效率。将该调试方法应用到重复控制有源电力滤波器程序的调试中。实验结果验证了这种实时调试方法的有效性。     

比例重复控制在有源电力滤波器中的应用

有源电力滤波器(APF)能有效解决电力系统中的谐波问题,为保证无静差跟踪给定电流,要求电流环控制器具备选频特性。采用比例重复(PRE)控制器,以实现对指定频率正弦信号的无静差跟踪控制,与改进的准比例谐振(PR)控制器进行对比分析。频率分析表明PRE控制比准PR控制有更高的稳定性和抗参数漂移能力,准PR控制对频率波动的适应性优于PRE控制。仿真和实验验证了PRE控制在适应参数变化上的优势,具备良好的动、稳态性能,易于数字实现。理论分析、仿真以及实验结论为有源滤波系统电流环控制器的选择提供了依据。     

应用于有源电力滤波器中的重复控制研究综述

有源电力滤波器(APF)是治理电网谐波污染的有效手段,重复控制由于能够对周期性的参考信号实现无差跟踪,而被广泛地应用到APF中。传统的重复控制由于存在着一个基波周期的延时而使得其动态响应慢,不能及时跟踪指令电流,影响使用效果,因此,本文从不同方面介绍了重复控制的改进,以达到更优的补偿效果,并简单说明了各种方法的可取与不足之处,最后对改进后重复控制仍存在的问题进行说明。     

有源电力滤波器的改进重复控制及其优化设计

提出一种有源电力滤波器(APF)的改进重复控制及其优化设计方法。该策略首先在重复控制延时环节中引入零相位低通滤波器,以解决稳定性和稳态精度之间的矛盾,并采用线性超前相位补偿和低通滤波器构建出新的补偿环节,避免控制器设计对被控对象精确数学模型的依赖;然后构建出基于误差和误差变化率非线性函数的免疫反馈控制,以抑制非周期信号的干扰,并确保APF系统具有足够的稳定裕量和动态响应速度;最后以APF有效谐波信号的准确跟踪为优化目标,以合适的系统稳定裕量为约束,利用粒子群算法(PSO)对改进重复控制参数进行优化设计。APF装置的稳态和动态实验结果证明了基于改进重复控制的APF控制策略的正确性和有效性。     

UPFC状态反馈精确线性化潮流控制策略

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)传统线性控制器的性能可能因运行点的大范围变化而恶化,针对该问题提出了一种基于微分几何状态反馈精确线性化理论的UPFC非线性潮流控制策略。通过选择李雅普诺夫型输出函数、适当的非线性坐标变换和状态反馈将UPFC的5阶非线性系统完全转化为一个线性系统,然后采用线性极点配置方法设计了UPFC内部潮流控制器。IEEE 118节点系统的仿真对比结果表明,所提UPFC潮流控制策略改进了传统PI控制近似线性化的缺陷,有效适应了UPFC控制范围的大幅度变化,在提高电力系统暂态稳定性方面的效果明显优于传统PI控制。此外,该控制策略设计过程可以应用于所有基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的柔性交流输电系统(flexibleAC transmission system,FACTS)装置。     

基于重复控制的三相4线制有源电力滤波器研究

采用三相4线制有源电力滤波器解决电网中谐波、无功功率和三相不平衡等电能质量问题.介绍了三相4桥臂有源电力滤波器主电路结构,以及基于瞬时无功功率理论中的ip-iq谐波检测方法.采用重复控制策略进行补偿电流控制,并通过Matlab仿真设计重复控制器的参数.采用这种方案可以有效补偿三相4线制系统中的谐波、负序和零序电流,实验结果证明了所提方法的有效性.     

并联有源电力滤波器的自适应重复控制

在现有电力有源滤波器重复控制方法的基础上,提出了自适应负载谐波电流数字检测方法和重复控制自适应信号发生器。基于瞬时无功功率理论,在d-q坐标系中实现谐波电流的数字检测算法,并引入自适应的每基波周期采样点数kmax消除电网电压频率变化的影响。采用比例控制与重复控制并联用于输出波形控制。实验结果证明了这种自适应的谐波电流检测和数字重复控制方式的有效性。     

基于复合重复控制的LCL型三相四开关有源电力滤波器

三相四开关有源电力滤波器TF-APF(three-phase four-switch active power filter)作为一种容错拓扑,能够在容错状态下运行,有效抑制谐波电流,其研究对于电力电子功率器件及系统可靠性运行具有重要意义;采用LCL型输出滤波器能进一步提高TF-APF中开关次高频谐波的滤波效果,提高补偿精度。针对LCL三阶系统的谐振峰问题,采用一种电容电流反馈的控制策略,有效抑制谐振峰,提升系统稳定性与可靠性;为提高系统对指令电流跟踪的稳态特性与动态特性,采用一种复合重复控制策略,以实现对TF-APF指令电流的精准、快速跟踪控制。基于Matlab仿真实验,验证了所提基于复合重复控制的LCL型TF-APF系统的可行性与有效性。     

重复控制下的无变压器混合并联有源电力滤波器

介绍了7次单调谐的无变压器并联混合有源电力滤波器(TLS-PHAPF)。针对5次谐波的滤波能力较差的问题,采取单独对5次谐波进行补偿的方法,添加一条5次谐波反馈控制支路,使用重复控制原理对电流进行调节,运用仿真对滤波效果进行比较。最后,通过试验证明了该方法的可行性。     

Boost变换器精确反馈线性化滑模变结构控制

利用非线性系统的微分几何理论,在Boost变换器仿射非线性模型基础上,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,得到Boost变换器状态反馈精确线性化模型。在此线性化模型基础上,选取线性切换函数和指数趋近律,设计滑模变结构控制器。研究对比表明,所提出的精确反馈线性化滑模变结构控制策略具有良好的动态响应调节和稳态误差调节特性,同时克服了现有精确反馈线性化控制策略固有的对精确数学模型依赖性的缺点,表现出更强的鲁棒性,从而具有一般性理论和实际意义。     

基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法

传统两电平有源电力滤波器(APF)由于功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变流器得到了广泛的研究和应用。本文研究一种基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法,通过推导分析,发现消除采样周期的延迟和对输出指令电流的预测是决定无差拍控制效果的关键。采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时;采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可以提供精确的谐波电流预测值,因而改善了整个系统的控制效果。实验结果证明了所提控制方法的可行性。