三电平APF谐波电流及中点电位平衡控制

发布时间：2021-09-03 09:53

　　针对三电平有源电力滤波器,提出一种基于带柔化输入的模型预测控制方法用于谐波补偿。同时,为避免直流侧中点电位的波动和偏移问题给系统稳定性带来的不利影响,采用基于平衡因子和简化SVPWM算法的中点电位平衡控制策略。模型预测控制方法根据实际有源电力滤波器控制系统设计电流预测模型,同时将预测输出与实际输出的偏差及时反馈,结合滚动优化,使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。直流侧母线电压控制采用简化三电平SVPWM算法,简化了算法的同时保证了中点电位平衡。建立了APF预测电流控制的等效模型,并进行了仿真验证。所提方法有效柔化电流输入从而减小超调,较传统预测控制方法更为稳定,减少了谐波含量,改善了补偿精度,保证了直流母线电压的稳定和中点电位快速平衡。仿真结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。 

【文章来源】：电源学报. 2020,18(05)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

三电平APF拓扑

模型预测控制基于当前的和过去的偏差值，利用预测模型来预测过程未来的偏差值，使未来一段时间内被控变量与期望值偏差最小。模型预测控制根据所需优化指标，设定合理的性能优化函数，并推导出相应的控制量模型。通过性能优化函数，可以得到当前及未来时刻的控制量。但由于谐波指令电流突变较为明显，考虑到可能出现控制量超调，在确定优化目标前，需要努力使未来输出以一定柔和的轨迹去跟踪期望值。预测控制不断地计算出当前控制量及下一时刻控制量，反复校正模型预测值，预测控制不断滚动优化，鲁棒性更强。预测控制结构框图如图2所示。以某相电流预测控制为例，分析APF电流预测控制，其控制框图如图3所示。图中，k时刻采样后，ua(k）、ea(k）、ica(k）和icam(k）作为已知量被保存，根据离散化预测公式计算得到icam(k+1）和icap(k+1);k+1时刻，由指令电流i*ca(k）与k时刻实际电流ica(k）合成柔化轨迹icar(k+1）。

以某相电流预测控制为例，分析APF电流预测控制，其控制框图如图3所示。图中，k时刻采样后，ua(k）、ea(k）、ica(k）和icam(k）作为已知量被保存，根据离散化预测公式计算得到icam(k+1）和icap(k+1);k+1时刻，由指令电流i*ca(k）与k时刻实际电流ica(k）合成柔化轨迹icar(k+1）。2.1 APF单步预测模型的建立

【参考文献】：
期刊论文
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[4]混合式三电平中点电位平衡控制策略[J]. 周京华,贾斌,章小卫,陈亚爱.  中国电机工程学报. 2013(24)
[5]带中点电位平衡控制的Vienna整流器滞环电流控制方法[J]. 宋卫章,黄骏,钟彦儒,汪丽娟.  电网技术. 2013(07)
[6]基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制[J]. 杨昆,陈国柱.  电力系统自动化. 2013(10)
[7]可选择谐波型有源电力滤波器的闭环控制和实现[J]. 郭希铮,韩强,杨耕,杨公训.  电工技术学报. 2006(09)

硕士论文
[1]基于预测控制的APF补偿电流控制方法的研究[D]. 王旭明.东北大学 2012



本文编号：3380896