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并联混合型有源电力滤波器的线性自抗扰控制及稳定性分析

发布时间：2016-11-21 08:51

本文关键词：并联混合型有源电力滤波器的建模和控制策略分析，由笔耕文化传播整理发布。

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212 马幼捷等：并联混合型有源电力滤波器的线性自抗扰控制及稳定性分析

Vol. 36 No. 11

等智能控制应用于电力电子系统，这就使得有源电力滤波器具有良好的动态和静态特性成为可能

[8-9]

。

自抗扰控制技术(auto disturbance rejection controller，ADRC)是近年来提出的一种非线性控制技术，该控制器不依赖于被控对象具体的数学模型。它的核心优点是在通过扩张状态观测器观测出系统的状态变量的同时，并观测出系统的综合扰动，得到广义状态误差并对扰动项进行前馈补偿、抵消，因此使控制系统在稳定性和鲁棒性方面都有显著的提高。本质上彻底突破了绝对不变性原理和内膜原理的局限性[10-12]。现有的自抗扰控制器大都是2阶及更高阶的控制器，对于一阶系统现有的控制器有很大的局限性，本文建立并联混合型有源电力滤波器的一阶低频模型，并设计了其一阶线性自抗扰控制器(linear auto disturbance rejection controller，LADRC)，利用线性扩张状态观测器对系统总扰动进行估计生成扰动补偿量，设计状态误差反馈控制律，所产生的控制量和扰动补偿量组合形成最终控制量。

图2 三相SHAPF等效开关电路

Fig. 2 Equivalent switch circuit three-phase SHAPF

R Re(Z) Re{ZL0 [ZC0//(Zeq/n)]} (2)

式中：为电路电流的角频率；ZL0、ZC0为输出滤波器滤波电感L0和滤波电容C0的阻抗，用于滤去APF发出的高次谐波；Zeq为从变压器侧看进去的系统和单调谐滤波器的等效阻抗；n为耦合变压器的变比。

图2中u*j(j=a、b、c)表示从变压器侧看进去的三相电网电压等效折算值。依照文献[13]中的方法，容易得到用开关函数表达的SHAPF的数学模型为

11 dia r

00[(+)] ssssAABC dt L L3

di11r b 0 0 [sB (sA sB+sC)] dt 3LL di 11rc

00[(+)]ssss CABC

3LL dt

sBsC dudc sA

0 CC C dt

1 L00bawa

ia ua

1 i 0 0bwbb ub b (3) L

i c uc 1 udc 00bcwc 1 L

0 000

式中bawa、bbwb、bcwc表示开关损耗、检测误差以及外部因素等对系统方程的干扰；sj(j=a、b、c)表示开关状态，其取值为

1,sj

以表示为

1 模型建立和线性扩张状态观测器设计

1.1 并联混合型有源电力滤波器模型建立

SHAPF结构如图1所示。该结构以电压源型逆变器作为其有源部分，，以多组单调谐滤波器作为其无源部分，有源部分与单调谐滤波器形成SHAPF。为了便于模型的建立和方程运算，可以提出以下几点假设[8]：电压型逆变器看作一个理想的电压

并联混合型有源电力滤波器的线性自抗扰控制及稳定性分析

j桥臂上管导通且下管断开

(4)

j桥臂下管导通且上管断开

开关函数在对称规则采样SPWM控制下，可

图1 三相SHAPF结构图Fig. 1 Structural drawing of three-phase SHAPF

源UC；谐波源等效为理想电流源IL；假定逆变器绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)为理想的开关器件。图1中SHAPF的电路结构可据下式简化为开关结构，如图2所示。

0, (1)(21)m T t m dc 2

sj(t) 或(2m 1 d)c t mTc (5)

1, (2m 1 d)Tc t (2m 1 d)Tc 22 式中：Tc为PWM开关周期；d为占空比；采样点

m 1, 2, 3, 。

将开关函数按傅里叶级数展开得

Im(Z)

Im{ZL0 [ZC0//(Zeq/n2)]} (1)

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