[发明专利]一种新型有源电力滤波器控制方法

说明书

本发明公开一种新型有源电力滤波器控制方法，包括模糊PI控制器、重复控制器、有源电力滤波器主电路，其特征在于该方法将模糊PI控制与重复控制相结合，组成复合控制策略，弥补模糊PI控制对谐波电流控制准确度不足和重复控制响应速度慢的缺点，对谐波电流进行控制，取得了良好的补偿效果。将重复控制与模糊PI控制结合在一起使用，重复控制能够很好地跟踪谐波信号，减少系统的静态误差，而模糊PI可以快速响应，这样就可使APF拥有良好的静态和动态性能。当APF 系统达到稳态运行时，电流误差很小，当非线性负载突变时，尽管误差会突然增大，但模糊PI控制器对进行调节将其调至最低。是一种较理想的APF谐波电流控制方法。

技术领域

本发明属于谐振抑制领域，尤其涉及一种将模糊PI控制与重复控制相结合的新型有源电力滤波器控制方法。

背景技术

现代电网中存在着大量的非线性负载，会引起电网电压畸变，产生谐波污染，严重危害电网的稳定运行和用户的用电安全，目前谐波污染已经成为电力系统发展的巨大障碍。在谐波治理的研究中，有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）作为抑制电网谐波最有效的手段之一，已经成为业内共识，有着广阔的应用前景。

及时有效地补偿谐波电流是APF研究工作中的重要环节。而谐波电流是一种高频交流信号，很难做到快速准确地跟踪控制。很多学者做了大量的工作来研究谐波电流的控制问题。目前，APF的补偿电流控制方法主要包括：三角载波控制，该方法易于实现，开关频率固定，响应速度快但控制参数很难确定，易产生超调；滞环控制响应快、不用载波，不含特定次数谐波，缺点是滞环带宽不易设置，功率器件的开关频率也不固定；无差拍控制动态响应快，但是对系统参数比较依赖、抗干扰能力差；PI控制是得到广泛应用的一种控制方法，针对直流信号能够实现无稳态误差调节，而对APF的谐波电流这种高频交流分量，跟踪效果不佳。有的学者经过理论研究、仿真证明PI控制带宽有限，在中高频段衰减严重，相位滞后也很明显，无法在全频段跟踪交流信号，只能无相移地跟踪直流信号，而对于其他频段都存在相位偏移问题，随着电流信号频率的升高，相移问题愈加严重。因此，PI控制很难对谐波交流信号做到零稳态误差跟踪控制。

目前APF补偿电流控制策略的发展趋势是应用复合控制策略，将不同控制方法进行结合，取长补短，以达到更好的控制效果。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种新型有源电力滤波器控制方法，该方法将模糊PI控制与重复控制相结合，组成复合控制策略，弥补模糊PI控制对谐波电流控制准确度不足和重复控制响应速度慢的缺点，对谐波电流进行控制，取得了良好的补偿效果。

本发明采用的技术方案是，一种新型有源电力滤波器控制方法，包括模糊PI控制器、重复控制器、有源电力滤波器主电路。所述的模糊PI控制器，是将模糊控制和PI控制相结合，兼具两者优点，又能弥补彼此不足，能有效地对APF补偿电流进行跟踪控制。其中模糊控制是根据丰富经验总结，用自然语言表述控制策略，通过实际数据归纳总结出控制规则的智能控制策略。

所述的重复控制器，是内模原理的一种应用，根据内模原理，控制系统若要取得较好的跟踪性能和零稳态误差，必须在闭环系统内部植入一个与外部输入量（包括指令与扰动）相一致的数学模型。基于内模原理的重复控制是在APF电流环内植入一个正弦发生器，能提供与谐波电流给定相同的输出量作为控制器输出。

所述的有源电力滤波器主电路，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。

本发明的有益效果是，该新型有源电力滤波器控制方法，将重复控制与模糊PI控制结合在一起使用，重复控制能够很好地跟踪谐波信号，减少系统的静态误差，而模糊PI可以快速响应，这样就可使APF拥有良好的静态和动态性能。当APF 系统达到稳态运行时，电流误差很小，当非线性负载突变时，尽管误差会突然增大，但模糊PI控制器对进行调节将其调至最低。是一种较理想的APF谐波电流控制方法。

附图说明