电能质量调节器控制算法研究

发布时间：2020-05-30 20:14

【摘要】：在低压配电网系统当中,存在两大主要电能质量问题:谐波和三相不平衡,时刻的给电力系统带来损害。电能质量调节器(Power Quality Conditioner,PQC)是当前比较有效且应用广泛的抑制谐波和三相不平衡的电力电子装置,具有补偿速度快、补偿精度高和抗扰特性强的特点。目前对于三相三线制电能质量调节器的研究已经很成熟,由于我国配电网大多采用三相四线制的供电线路,所以,三相四线制电能质量调节器对谐波和三相不平衡进行补偿的研究逐步受到关注。本文以三相四线制电能质量调节器为研究对象,确定以四桥臂逆变器为主电路形式,并建立其低频状态下的状态空间方程。三相四线制电能质量调节器的关键技术主要有:补偿电流指令信号的检测算法和补偿电流跟踪控制算法。在基于瞬时无功功率的ip-iq检测算法中常用Butterworth滤波器进行滤波,但Butterworth滤波器自身固有的延时特性使得检测算法的实时性较差。故提出基于Kalman滤波器的ip-iq算法。并建立了基于ip-iq变换的适用于Kalman滤波器的离散状态方程和测量方程。通过Matlab仿真分析对比了基于Kalman滤波器的ip-iq算法和基于Butterworth滤波器的ip-iq算法,验证了前者的实时性和抗扰性优于后者。分析了PID控制的结构、原理及优缺点和自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)的工作原理,并提出了基于非线性自抗扰控制的补偿电流跟踪控制。根据自抗扰控制不依赖于精确模型且能同时补偿系统内扰和外扰的特点构造了适用于自抗扰控制的数学模型,设计了一阶非线性自抗扰控制器分别对A、B、C三相进行跟踪控制,利用滞环比较控制对N相进行跟踪控制,在此基础上分析了非线性自抗扰的稳定性。基于Matlab仿真平台,搭建三相四线制电能质量调节器仿真模型。通过仿真对比分析了非线性ADRC和PID控制的补偿效果,验证了非线性ADRC不论是在跟踪速度、补偿效果还是在抗扰特性上都要优于PID控制。
【图文】：

2.2 电能质量调节器工作原理在图 2.2 中，流入系统电流为si ，非线性不平衡负载电流Li ，，其包含基波电流Lfi 要补偿的电流（谐波电流、负序电流和零序电流之和）Lni ，补偿电流为ci ，有如下式：L Lf Lnc Lns L c Lfi i ii ii i i i (2基本原理：在测量到含有谐波和三相不平衡的负载电流Li 后，通过指令信号检测计算得出含有所要补偿的三相不平衡电流和谐波电流总和的指令参考信号ci ，然后令信号ci 传递给跟踪控制电路，通过有效的控制算法，控制产生 PWM 驱动信号，动主电路逆变器功率开关器件的通断，产生和指令信号大小相等方向相反的补偿电

图 2.3 四桥臂三相四线制电能质量调节器拓扑结图 2.4 所示为四桥臂三相四线制电能质量调节器的等效电路图。四个桥臂、C 三相谐波电流和 N 桥臂的零线电流进行补偿。而在控制上可以分开单第四个桥臂提供零线电流通道，可以进行独立的控制。2.4 四桥臂三相四线制电能质量调节器等效电路
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM711;TP273

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本文编号：2688663