[发明专利]有源电力滤波器分数阶PIλ及自抗扰混合控制方法有效

专利信息
申请号: 201611120119.8 申请日: 2016-12-08
公开(公告)号: CN107069723B 公开(公告)日: 2019-09-20
发明(设计)人: 刘倪宣;费峻涛 申请(专利权)人: 河海大学常州校区
主分类号: H02J3/01 分类号: H02J3/01
代理公司: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林
地址: 213022 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 电力滤波器 分数阶 自抗扰控制器 控制器 补偿电流 混合控制 自抗扰 直流侧电容电压 混合控制策略 高精度控制 抗干扰能力 逆变器开关 产生电路 电流补偿 动态模型 生成控制 实时跟踪 指令电流 传统的 开关管 控制律 主电路 无功 谐波 数学 电网
【说明书】:

发明公开了一种有源电力滤波器分数阶PIλ及自抗扰混合控制方法,包括如下步骤:建立有源电力滤波器的数学动态模型;建立自抗扰控制器与分数阶PIλ控制器,采用分数阶PIλ控制器对有源电力滤波器直流侧电容电压进行控制;将有源电力滤波器自抗扰控制器的控制律,输入PWM控制器中生成控制逆变器开关的信号,对主电路中的开关管进行控制,产生电路要求的补偿电流,注入电网实现电流补偿和无功消除。本发明混合控制策略充分结合分数阶控制器高精度控制和自抗扰控制器抗干扰能力强等优势,能够确保补偿电流对指令电流的实时跟踪,有效降低了谐波,明显优于传统的控制方法。

技术领域

本发明涉及有源电力滤波技术领域,尤其涉及了一种有源电力滤波器分数阶PIλ及自抗扰混合控制方法。

背景技术

随着社会的进步和发展,人们的生活水平日益提高,大量的用电设备投入到日常的生产生活中,随之而来的就是,电网中出现大量的谐波和无功功率的污染,这严重影响着电能的质量。电网中存在谐波电压或谐波电流会增加电力系统设备的附加损耗,导致测量和自动控制仪器失灵等问题,影响了设备的使用效率,严重时可能会因线路过热引起火灾。

目前主要采用外部谐波补偿装置来补偿谐波,滤波器分为无源滤波器和有源滤波器两种。无源滤波器对谐波的控制效果受系统的阻抗特性影响很大,极易受到温度、谐波和非线性负载变化的影响,其滤波性能不稳定。除此之外,无源滤波器只能滤除特定阶次的谐波,因此并不适用于谐波情况复杂的场所。存在只能补偿特定谐波等缺陷,所以现在对电能问题的治理主要集中在有源滤波器。相比于无源滤波器,有源滤波器实现了动态补偿,响应速度快;所需储能元件容量不大;受电网阻抗的影响不大,不会和电网阻抗发生谐振等。

发明内容

针对现有技术存在的不足,本发明的目的就在于提供了一种有源电力滤波器分数阶PIλ及自抗扰混合控制方法,混合控制策略充分结合分数阶控制器高精度控制和自抗扰控制器抗干扰能力强等优势,能够确保补偿电流对指令电流的实时跟踪,有效降低了谐波,明显优于传统的控制方法。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:

一种有源电力滤波器分数阶PIλ及自抗扰混合控制方法,包括如下步骤:

(1)建立有源电力滤波器的数学动态模型;

(2)基于步骤(1)的数学动态模型建立自抗扰控制器,所述自抗扰控制器包括跟踪微分环节(TD),状态观测器(ESO),非线性误差状态反馈(NLSEF);

(3)基于步骤(2)的跟踪微分器(TD)和状态观测器(ESO)得到非线性状态误差反馈控制律,该控制率即为有源电力滤波器自抗扰控制器的控制律;

(4)基于步骤(1)的数学动态模型建立分数阶PIλ控制器,采用分数阶PIλ控制器对有源电力滤波器直流侧电容电压进行控制;

(5)将有源电力滤波器自抗扰控制器的控制律,输入PWM控制器中生成控制逆变器开关的信号,对主电路中的开关管进行控制,产生电路要求的补偿电流,注入电网实现电流补偿和无功消除。

作为一种优选方案,所述步骤(1)具体包括:

根据电路理论和基尔霍夫定理对有源电力滤波器建模可得到如下公式:

式(1)中,vn,in n=1,2,3是指有源电力滤波器中每一相的电压和电流,Lc和Rc是有源电力滤波器自身的电感和电阻,v1M,v2M,v3M和vMN是主电路的各部分电压;

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