PI+重复控制的有源电力滤波器提高电力谐波控制效果.doc
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1、PI+重复控制的有源电力滤波器提高电力谐波控制效果电网中谐波的大量存在对电力系统的正常运行提出了挑战。为了更好地进行谐波处理,有源电力滤波器(APF)的设计与应用成为一大热点。其设计的原理是通过采集系统中三相负载电流含量,计算其基波电流值,两者做差即为相应的谐波电流分量1,然后将此反向分量送给三相电源,完成对电网中谐波的抑制。三相四线制系统中因为不平衡电流的存在,在处理谐波同时,也需要完成对中线电流的补偿。1系统模型系统结构采用四桥臂模型,在电容分裂式模型基础上多一个桥臂,用此桥臂实现中线电流的补偿,四相桥臂分别对应特定相电流进行跟踪,发挥补偿作用。不同于三桥臂结构需要对直流侧电容进行平衡,缩
2、小电容电压差,而且电路相对复杂,四桥臂结构可直接对中线电流进行补偿,电路相对简单。APF拓扑结构及工作示意图如图1所示。由图1所示,列基尔霍夫方程:系统采集三相电流 ica、icb、icc和中线电流in,测得电流中所含有的谐波含量,实时传输到控制器对系统进行跟踪产生补偿电流量,输送到对应相进行补偿。2复合控制算法系统通过ip-iq法得到补偿指令信号,指令信号传输到控制器,控制器需完成对谐波的抑制过程。2.1 复合控制算法构成PI控制算法简单2-4,跟踪速度快,但是稳态性能差;重复控制稳态性能好,但是跟踪滞后一个周期5,因此在对PI算法和重复算法进行研究的过程中,提出PI与重复控制并联的模型,其
3、基本模型如图2所示。2.1.1 PI控制器由图2可知PI部分的闭环传函为:2.1.2 重复控制器重复控制算法的核心是内模原理,内模主要是指对外部信号的一种描述6,包含指令信号和扰动信号两部分,使系统在跟踪指令信号的同时,消除外部扰动影响,这种动态反馈控制系统具有良好的稳态性能。离散模型如下:其中,z-N是周期延迟环节。由于系统基波信号是呈周期出现的,而且含有的谐波是基波周期的整数倍,因此认为外部信号是周期性变化的。z-N的作用是将此周期误差值经过延时作用于下周期的控制量。另一重要组成部分是补偿器。补偿器根据所控对象P(z)的具体特性进行参数设置7,根据上一周期已经采集到的数据与这周期内所测得的
4、误差,对所控对象的相位和幅值进行补偿修正,每周期误差进行累加直到误差为零8,不再存在修正参数时,会保持原值不变。其模型为:2.2 自适应PI当系统中负载发生变化时,上述并联控制器能够在一定时间内重新进行跟踪,但是效果不理想。针对PI算法的这一缺点,提出神经网络PI算法构成自适应PI控制器,迅速调节参数以保持整体状态,其基本结构如图3所示。神经网络由3节点的输入层(输入量分别为指令量 S(z)、实际输出 S1(z)和误差 e(z)、2节点输出层(自适应PI参数Kp和Ki)和5节点隐藏层构成。R函数为隐层输出函数,采用Sigmoid函数:G为输出层函数,由于其输出值具有非负性,因此采用:首先选定系
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