[發明專利]基于模糊逼近的有源濾波器自適應模糊滑模控制方法

有效

• 申請號: 201210363509.3
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102856904A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 侯世璽;費峻濤;華民剛;戴衛力
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;G06N7/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明專利屬于有源電力濾波技術，特別涉及一種有源電力濾波器自適應模糊控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發展，各種半導體開關器件得到廣泛的應用。電力電子技術在改善人們生產和生活的同時，帶來了電能質量問題。所謂電能質量問題是指由于電網中存在非線性負載而引起的電流和電壓波形畸變、相位失真、功率因數低下等問題。采用電力濾波裝置就近吸收諧波源所產生的諧波是諧波抑制的有效措施。目前，國內主要采用并聯型無源濾波器處理電網中的諧波電流。但由于無源濾波器僅能對特定諧波進行有效處理，人們逐漸將研究的重心轉向有源電力濾波器。有源濾波器等凈化電網產品是智能電網建設的標配產品,能實現諧波和無功動態補償，響應快，受電網阻抗影響小，不易與電網阻抗發生諧振；既能補償各次諧波，還可抑制閃變、補償無功,補償性能不受電網頻率變化的影響，能有效抑制諧波污染,因此成為諧波治理的重要手段。

由于難以獲得被控對象精確的數學模型，傳統的控制方案難以達到理想的控制效果。智能自適應有源濾波器動態補償和控制是有源電力濾波器控制系統研究的發展趨勢。其中，滑模變結構控制具有快速響應、對參數變化及擾動不靈敏等優點,自適應滑模變結構控制等策略極大促進了自適應控制理論的進一步發展。模糊控制不依賴被控對象精確的數學模型，建模簡單、控制精度高、非線性適應性強、魯棒性強。因此，自適應控制，滑模變結構控制，模糊控制相互之間具有很強的互補性，有必要綜合運用。但是，迄今為止，存在的專利雖然都從不同的側面對有源電力濾波器控制展開研究，但尚未有綜合應用各種先進控制方法并基于李亞普諾夫分析方法對有源電力濾波器進行控制和動態補償。

發明內容

本發明的目的是為避免傳統有源電力濾波器控制系統的不足，提供一種有源電力濾波器自適應模糊滑模控制方法，綜合利用模糊控制、滑模控制、自適應控制和李雅普諾夫穩定性理論，在保證全局穩定性的基礎上，實現了諧波補償的目的，同時為了克服控制器存在的抖振現象，突破性的為切換項設計了一個自適應模糊控制器。

本發明采用的技術方案是：首先建立有源電力濾波器的數學模型，然后綜合利用模糊控制、滑模控制、自適應控制方法設計自適應模糊滑模控制器，代替傳統的補償電流跟蹤控制方法，使補償電流實時跟蹤指令信號，達到消除諧波的目的。同時為控制器的切換項設計了一個自適應模糊控制器，從而減輕控制器存在的抖振現象。

由上說明的技術方案可以看出本發明的有益效果在于：基于模糊控制、滑模控制、李雅普諾夫理論設計的自適應模糊滑模控制器，提高了系統對于非線性負載變化和系統參數不匹配的魯棒性和適應性，從而使系統具有在復雜電網環境下實現諧波補償的能力。另外本系統還將控制器的切換項進行模糊逼近，設計了一個新的自適應模糊控制器，從而有效降低抖振。

附圖說明

圖1為并聯型APF的主電路結構；

圖2為自適應模糊滑模控制系統框圖；

圖3為A相電流波形；

圖4為指令電流和補償電流波形；

圖5為補償電流跟蹤偏差波形；

圖6為自適應律θ_f仿真波形；

圖7為自適應律θ_h仿真波形；

圖8為直流側電壓波形。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的具體實施作進一步說明：

本發明專利主要研究應用最廣泛的并聯電壓型有源電力濾波器。實際應用中，用于三相的占多數，故主要研究用于三相三線制系統的情況。其主電路結構如圖1。

有源電力濾波器的基本工作原理是，檢測補償對象的電壓和電流，經指令電流運算電路計算得出補償電流的指令信號i^*_c，該信號經補償電流發生電路放大，得出補償電流i_c，補償電流與負載電流中要補償的諧波及無功等電流抵消，最終得到期望的電源電流。

根據電路理論和基爾霍夫定理可得到如下公式：