[發(fā)明專利]用于有源電力濾波器的自適應(yīng)重復(fù)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210389971.0
• 申請(qǐng)日: 2012-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN102882211A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬建立;謝斌;丁海昌;臧磊;權(quán)好;殷玉洋;張霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京京儀椿樹整流器有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02J3/01
• 分類號(hào): H02J3/01
• 代理公司: 北京康盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能質(zhì)量檢測(cè)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種用于有源電力濾波器的自適應(yīng)重復(fù)控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)伴隨現(xiàn)代電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)中電力電子設(shè)備以及發(fā)電機(jī)、變壓器、變頻器等非線性負(fù)載激增，導(dǎo)致電網(wǎng)中電壓和電流諧波水平不斷升高，理想的交流電能在實(shí)際中并不存在。隨著電力行業(yè)對(duì)電能質(zhì)量要求逐年提高，高性能的電力濾波器越來(lái)越受到關(guān)注。并聯(lián)型有源電力濾波器（APF）由于非常適合對(duì)電流源型的諧波源進(jìn)行諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償，因此近年來(lái)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。

為了使并聯(lián)型有源電力濾波器擁有較好的濾波效果，在控制方式上采用自適應(yīng)重復(fù)控制來(lái)提高系統(tǒng)補(bǔ)償精度。“周期性信號(hào)的跟蹤和擾動(dòng)抑制補(bǔ)償問(wèn)題”一直是研究人員關(guān)注的課題，而基于內(nèi)模原理的重復(fù)控制就是一種十分有效的控制手段。一般的重復(fù)控制器采用延遲時(shí)間為T的延遲環(huán)節(jié)來(lái)構(gòu)造基波周期為T的周期信號(hào)的內(nèi)模，并將之嵌入控制回路中，從而能夠?qū)υ撝芷谛孕盘?hào)（包括正弦基波及其各次諧波）實(shí)施靜態(tài)無(wú)差跟蹤控制或擾動(dòng)消除，實(shí)際上重復(fù)控制器多以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)該周期性信號(hào)的內(nèi)模，其所占用的內(nèi)存元數(shù)目至少為N（其中N為整數(shù)）?；趦?nèi)模原理的數(shù)字重復(fù)控制器包含的這個(gè)重要參數(shù)N表示基波周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)，N=T_p/T_s，其中，T_p為電網(wǎng)基波周期，T_s為自適應(yīng)重復(fù)控制系統(tǒng)采樣周期。重復(fù)控制對(duì)基波周期采樣點(diǎn)數(shù)N有很強(qiáng)的依賴性，如果基波周期采樣點(diǎn)數(shù)固定不變，則會(huì)使重復(fù)控制器穩(wěn)定輸出，達(dá)到理想的濾波效果；一旦采樣點(diǎn)數(shù)N發(fā)生變化，但應(yīng)用計(jì)算中N不進(jìn)行變動(dòng)的話，會(huì)對(duì)重復(fù)控制器帶來(lái)誤差積累，造成有源電力濾波器補(bǔ)償效果產(chǎn)生緩慢振蕩，最終影響并聯(lián)型有源電力濾波器的濾波效果，并有可能造成自適應(yīng)重復(fù)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。若能根據(jù)電網(wǎng)基波周期頻率的變化實(shí)時(shí)改變系統(tǒng)采樣周期，從而固定采樣點(diǎn)數(shù)N；或者可靠計(jì)算出在電網(wǎng)頻率波動(dòng)后每電網(wǎng)周期內(nèi)實(shí)際的采樣點(diǎn)數(shù)N，并將其應(yīng)用于重復(fù)控制器中的話，則可以避免這種狀況的發(fā)生。

針對(duì)有源電力濾波器，控制方法很多，其中重復(fù)控制就可以對(duì)周期性外激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)需要考慮自適應(yīng)重復(fù)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和收斂性，然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于電網(wǎng)頻率擾動(dòng)問(wèn)題，有源濾波器輸出會(huì)產(chǎn)生震蕩，造成網(wǎng)側(cè)電流波形的不穩(wěn)定。在《Odd-harmonic?Repetitive?Control?of?an?Active?Filter?under?Varying?Network?Frequency:Practical?Considerations》（R.Costa-Castello?etal，來(lái)源出版物：Control?Applications(CCA)，2010IEEE?International?Conference?on?Print，出版年：2010年，p398-403，20101231）文章中提出了針對(duì)電網(wǎng)頻率在工頻附近變化的方法，即采樣頻率跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，確?；ㄖ芷诓蓸狱c(diǎn)數(shù)N不變?！哆m于重復(fù)控制固定采樣點(diǎn)數(shù)的數(shù)字鎖相方法》（謝川等，浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2011，第45卷第5期，第789-793頁(yè)，20110602）中提到了在有源電力濾波器中運(yùn)用重復(fù)控制器時(shí)，基波周期內(nèi)保持固定采樣點(diǎn)數(shù)的同步鎖相方法，建立了同步旋轉(zhuǎn)變換和PI調(diào)節(jié)的數(shù)字鎖相閉環(huán)傳遞函數(shù)模型，利用零極點(diǎn)配置方法進(jìn)行控制參數(shù)的設(shè)計(jì)，對(duì)相位誤差角進(jìn)行離散化運(yùn)算，利用PI調(diào)節(jié)器構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓相位跟蹤。

當(dāng)控制系統(tǒng)采樣頻率選定情況下，系統(tǒng)基波周期采樣點(diǎn)數(shù)將隨著電網(wǎng)頻率的波動(dòng)而波動(dòng)，電網(wǎng)頻率波動(dòng)越大采樣頻率越高時(shí)，采樣點(diǎn)數(shù)波動(dòng)越大，不利于重復(fù)控制器的控制效果。因?yàn)橹貜?fù)控制是延遲一個(gè)基波周期輸出，若上周期的重復(fù)控制采樣點(diǎn)數(shù)與本周期不一致，那么上周期的重復(fù)控制運(yùn)算會(huì)造成本周期輸出誤差的累積，進(jìn)而影響有源電力濾波器的補(bǔ)償性能?，F(xiàn)有技術(shù)中有部分文獻(xiàn)提到在重復(fù)控制器中增加一個(gè)前饋通道，用以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但是無(wú)法從根本上解決因電網(wǎng)頻率波動(dòng)帶來(lái)的重復(fù)控制系統(tǒng)控制精度不穩(wěn)定的情況。