[發明專利]一種含參數攝動有源電力濾波器的滑模變結構控制方法

有效

• 申請號: 201210144390.0
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102655327A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 劉國海;陳兆嶺;孫京京
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及有源電力濾波器(APF)的控制方法，具體是采用一種滑模變結構控制方法對有源電力濾波器的電流跟蹤和直流側電容電壓進行統一控制。

背景技術

隨著電力電子裝置的廣泛應用，各類非線性負載產生的諧波和無功電流對電網造成了嚴重影響。有源電力濾波器作為一種抑制諧波的有效措施被廣泛研究和應用。并聯型有源電力濾波器(APF)的原理是使變流器產生實時跟蹤指令電流i_c^*的補償電流i_c，從而使電網側電流i_s中不含諧波和無功成分。

常見的電流跟蹤的控制方法有滯環控制、三角載波控制等。滯環控制具有靈活、響應快、精度較高等優點，但它對于開關頻率的要求較高，而且開關頻率不固定。三角載波控制的特點是開關頻率固定、電路實現簡單，但三角載波應用在指令電流中的高頻分量時，控制性能下降。目前，滑模變結構控制以其反應快，穩定性好，對于系統參數攝動和外部干擾具有良好的魯棒性等優點，已經被應用于電力電子器件中。

滑模變結構控制本質上是一種開關型控制，它要求頻繁、快速地切換系統的控制狀態，而電力電子器件唯一工作模式便是“開—關”模式，兩者內在的聯系是利用滑模變結構控制電力電子變換器的基礎。所謂的變結構控制是指當系統狀態向量運動到某特定點，使得由狀態向量決定的切換函數值發生變化時（切換函數的值由正變負或由負變正時），系統的運動方程由一種形式轉變為另一種形式（結構發生了變化）。在這種不斷的結構變化中，系統狀態向量最終運動到平衡點。一般情況下，要求在切換面上存在滑動模態，即所謂的滑模變結構。理想的滑模變結構控制其切換頻率是無窮大的，控制量也無限制，所以滑模是光滑的，但實際系統中無法滿足上面兩點要求，而且還存在時間和空間上的滯后，使得滑模變結構系統產生“抖振”，魯棒性不強。

另外，對于電壓型有源電力濾波器的直流側電容電壓的控制，常常采用PI調節控制，PI調節控制缺點比較明顯：易出現超調，參數難以整定，且受精確數學模型影響較大，抗干擾性能較差。目前，對于電壓型有源電力濾波器中的電流跟蹤控制和直流側電容電壓控制，大多數文獻和實際應用中都是將兩者分開設計，過程比較繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出了一種含參數攝動的有源電力濾波器(APF)的滑模變結構控制方法，實現對電流跟蹤和直流側電容電壓的統一控制，使補償電流快速地跟蹤指令電流，使電網電流被補償為穩定平衡的三相正弦電流，且直流測電壓也能很快地達到穩定值。

本發明的技術方案是采用如下步驟：

1）建立在abc坐標系下并聯有源電力濾波器的狀態空間數學模型，將該狀態空間數學模型轉換到dq坐標系下，得到以諧波電流的dq分量i_d、i_q和直流側電容電壓u_dc為狀態變量的統一數學模型；