并联型APF精确建模及其鲁棒控制策略研究

发布时间：2019-10-06 19:26

【摘要】：并联型有源电力滤波器(APF)因其优越性能早已成为当今工业领域谐波治理的最有效工具。APF在现场运行的工况十分复杂,各种确定和不确定性的干扰因素总是存在,对装置的可靠运行产生了非常严重的危害。建立了APF在a,b,c坐标系下复杂工况的精确数学模型;通过等价变换,将模型的参数摄动转化为周期干扰的一部分;利用重复控制和无源性控制结合的方法实现了APF的鲁棒电流控制,其中重复控制补偿周期干扰,无源性控制确保重复控制的收敛,并抑制非周期干扰的影响。仿真和工程应用验证了该数学模型的准确性,控制算法简单、鲁棒性强、工程实用价值高。
【图文】：

主电路拓扑,并联型

第５１卷第９期逡逑２０１７年９月逡逑电力电子技术逡逑Ｐｏｗｅｒ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ逡逑Ｖｏｌ．５１，邋Ｎｏ．９逡逑Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ邋２０１７逡逑２系统建模逡逑图１为ＡＰＦ主电路拓扑，公共耦合点（ＰＣＣ）逡逑为ＡＰＦ接入电力系统的连接点，如果设定系统电逡逑压检测点为ＰＣＣ，，根据电路替代定理，等效电路可逡逑以不考虑系统阻抗。ｗａ（Ａ；＝ａ，ｂ，ｃ）为二相系统电逡逑压；ｔ为三相系统电流；ｔ为装置补偿电流；ｉｕ为逡逑负荷侧电流；为连接电抗器；装置损耗（包括逆逡逑变器本身的内部串联损耗和连接电抗器的损耗）逡逑用等效串联电阻表示；逆变器直流侧并联损耗逡逑用等效电导Ｆｄ表示；Ｃｄ为逆变器直流侧电容；％逡逑为逆变器直流侧电容电压。事实上，ＡＰＦ的控制目逡逑标就是在逆变器直流侧电容电压稳定为参考值的逡逑同时要求４中的谐波分量等于零。逡逑／ｄｃ逡逑Ｖ」逡逑：Ｃｄ逡逑Ｈ逡逑“ｓａ（逡逑，／ｃａ邋／ｓａｌ逡逑）Ｗｓｂ（逡逑／ｓｂ｜逡逑）ＷｓｃＱ逡逑／ｓｃ｜逡逑ｉｕ［逡逑／Ｌｂ｜逡逑／Ｌｃｊ逡逑Ｉ非线性负荷Ｉ逡逑图１并联型ＡＰＦ的主电路拓扑逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｍａｉｎ邋ｃｉｒｃｕｉｔ邋ｔｏｐｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋ｓｈｕｎｔ邋ＡＰＦ逡逑设ｈ为ＡＰＦ的占空比函数，基于零序分量在逡逑三相三线制电路中没有通路，根据基尔霍夫电压逡逑定律，可得图１所示ＡＰＦ的状态平均模型为：逡逑Ｌ＾ｄｉ＾ｌ邋ｄｔ＋ｐｘＵ＾＋Ｒｓｊ，ｃｘ＝ｕａｔ逦＜邋１、逡逑Ｃ＾ＵＪＡｔ－（ｐ＾＋ｐ＾＋ｐ＾＋Ｙｉｌｌ＾Ｏ逡逑ＡＰＦ是一个非线性系统，运行工况也非常复逡逑杂，在实际运行中会存在各种未知干扰。通常未知逡逑干扰叫（＾：＝＆，１），（；，（

波形,电流波形,频谱,波形

并联型ＡＰＦ精确建模及其鲁棒控制策略研究逡逑对式（１０）等号右边的第１项进行处理并考虑逡逑式（８），可得：逡逑ＺｅＷ－＾＝Ｚｅ１ｌ；－ｙＺｅ－／ｉＺｅ４＾＋Ｗｐ（０＋Ｗ｜］４Ｚｅ１ｔＷｐ（０－Ｈ，ｐ（０］（邋１邋１邋）逡逑由于ｗｐ（ｆ）＝ｗｐ（ｔ－ｒｆ），贝ｉｊ式（１０）等号右边第２项逡逑也可进行化简，可得：逡逑ＩＩ邋Ｈ？ｐ（ｆ）－Ｈ？ｐ（0邋ＩＩ２－邋ＩＩ邋Ｗｐ（ｔ－Ｔ，）－Ｗｐ（ｔ－Ｔｆ）邋ＩＩ邋２＝逡逑２［ｗＸｔ－Ｔ，）－＾ｒｍｗＰ（ｔ）－ｗｐ（ｔ）ｈ邋｜｜邋ｗｐ（ｔ－Ｔｆ）－ｗｐ（ｔ）邋｜｜２邋（１２）逡逑基于内模原理的重复控制，利用误差信号的逡逑周期性规律有针对性的逐步补偿，是一种能够消逡逑除在闭环系统内的所有周期性误差，使系统的周逡逑期性误差逐步衰减或消除，从而使系统输出达到逡逑预期目标。重复控制的结构简单，易于实现，为实逡逑现周期性干扰的补偿提供了非常有价值的途径。逡逑为对周期干扰ｈ＞ｐ进行补偿，利用重复控制定义％逡逑的估计向量为：逡逑ｗｐ（ｔ）＝ｗｐ（ｔ－Ｔ，）＋ｑＺ，：逦（１３）逡逑将式（１１）￣（１３）代入式（１０），则：逡逑－ｄＵ＾—邋＾ＺｅＴ［－／Ｚｅ－－ＲＺｅ＋＾＋Ｍ，ｐ（０＋Ｍ，ｌ］逦（１４）逡逑对ｚｊ％进行等价变换，可得：逡逑丨丨＾２＿丨丨【丨丨、ｔ（去＋私（，５）逡逑式中：ｒ为误差系统的干扰抑制标准？越小，对于同一逡逑干扰，误差系统状态偏离平衡点的程度就越校逡逑将式（１５）代入式（１４），由ｚ＾ｚ＾Ｏ可得：逡逑学矣－改＋—丨１；丨＂：－丨丨各．丨丨２－邋＋逡逑２逡逑￡．丨逦［？⑴邋＋邋（士＋＾ｒ邋丨１逦（１６）逡逑无源性控制理论是设计非线性系统鲁棒镇定逡逑控制器的
【作者单位】：国网江西省电力公司电力科学研究院;
【分类号】：TN713.8

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