[發(fā)明專利]一種有源濾波器的改進差拍控制方法

無效

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• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103199534A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 崔明建
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中的配電工程技術領域，尤其是涉及一種有源濾波器的改進差拍控制方法。

背景技術

隨著智能電網的建設，先進電力電子非線性負載的應用不斷增加，給電力系統(tǒng)帶來了嚴重的非線性、沖擊性和不平衡用電的特性，也給電力網絡的供電造成嚴重的諧波污染，對電力網絡注入大量的諧波和無功功率。因此，對于電力系統(tǒng)中的諧波補償問題已成為當今的一個研究熱點。由于無源濾波器存在偏離自身調諧點、諧振系統(tǒng)參數、擊穿有限容量和實時跟蹤困難的缺點，新型的濾波裝置——有源濾波器（Active?Power?Filter，簡稱APF），隨著電力電子和計算機技術的發(fā)展應運而生。所謂有源電力濾波器，是指采用現(xiàn)代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。APF有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，并聯(lián)型APF主要是治理電流諧波，串聯(lián)型APF主要是治理電壓諧波等引起的問題。APF同無源濾波器比較，具有綠色化、小型化、模塊化等優(yōu)點。

為保證APF可以用來對電網中的諧波進行動態(tài)補償，目前諧波電流檢測方法主要是有基于瞬時無功功率理論、基于頻域分析的快速傅里葉變換(FFT)和自適應等方法，本發(fā)明采用的是較成熟的三相電路瞬時無功功率理論；APF的控制策略是其核心部分，其方法主要有三角波調制法、滯環(huán)控制法和灰色預測控制法等，灰色預測控制法又包括無差拍預測控制和差拍預測控制，基于灰色預測控制理論的雙步無差拍控制法，具有較好的諧波分量預測能力，但同時存在計算量大、灰色預測誤差有風險等不足，而傳統(tǒng)單步差拍控制法，雖然具有控制算法簡單，易于工程實現(xiàn)的優(yōu)點，但未考慮APF系統(tǒng)內部構造固有的延遲特點，難以實現(xiàn)動態(tài)實時跟蹤和補償諧波分量，而且其對諧波分量的預測能力稍顯不足。本發(fā)明在此基礎上，提出了一種基于灰色預測理論的改進單步差拍控制法，通過仿真結果的量化比較，證明了本發(fā)明可以實時跟蹤補償諧波分量，減小灰色預測誤差，具有較好的諧波分量預測能力。

1982年北荷蘭出版公司期刊System&Control?Letter發(fā)表了鄧聚龍教授的論文“Control?Problems?of?Grey?Systems”，宣告灰色系統(tǒng)理論的誕生。灰色系統(tǒng)理論以灰朦朧集為理論基礎，把系統(tǒng)科學和數學作為方法基礎，應用于實踐系統(tǒng)工程。灰色預測控制的基礎是GM(1,1)模型，GM(1,1)建模時確定輸出序列的建模，不涉及到輸入序列，模型中輸入量為“灰”，具有灰的信息覆蓋，為“灰因”；而輸出量是確定的，有“白”的信息覆蓋，為“白果”，灰色預測控制符合灰因白果律，不必尋找輸出量x_k與輸入量u_k的對應關系，灰因白果原理將導致噪音與控制作用統(tǒng)一的控制觀。灰色系統(tǒng)利用系統(tǒng)的離散采集數據建立其動態(tài)灰微分方程，叫GM(1,1)模型。使用GM(1,1)模型，可以通過系統(tǒng)過去和現(xiàn)在采集的數據集對系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢做出預測。

（1）確定樣本數據

令x_i為無窮序列x的第i個新陳代謝子列：

x=(x(1),x(2),···,x(k),···,x(n),···)---(1)]]>