[發(fā)明專利]有源電力濾波器的長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011103582.8
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112271729B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉倫豪杰;費峻濤
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/01;H02J3/18;H02J5/00;G05B13/04;G06N3/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

本發(fā)明公開了一種有源電力濾波器的長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制方法，包括以下步驟：S1，定義開關(guān)函數(shù)，建立單相并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型；S2，利用有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計滑模控制器；S3，設(shè)計長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近S2中滑模控制器中的未知非線性函數(shù)；S4，設(shè)計長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制器，并基于Lyapunov穩(wěn)定性理論證明系統(tǒng)穩(wěn)定性。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高精度的諧波電流補償，抗干擾能力強，魯棒性好，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有源電力濾波器的長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制方法，屬于有源電力濾波器控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨電能是現(xiàn)代社會不可或缺的重要能源之一，是人類社會現(xiàn)代化發(fā)展的基石和催發(fā)劑。隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，人們對電能的需求量不斷增加，電力可持續(xù)發(fā)展已成為了社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，并在社會經(jīng)濟、能源環(huán)境等方面起著至關(guān)重要的平衡作用。另外對于電能質(zhì)量的要求也越來越高，為了滿足日益增長的高質(zhì)量電能需求，電力電子技術(shù)得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用，大大地提高了電能效率、電能質(zhì)量和供電可靠性。

但是隨著作為非線性和時變性負載的電力電子變換器的大規(guī)模應(yīng)用，電力系統(tǒng)中產(chǎn)生了嚴(yán)重的諧波污染。電力電子裝置的開關(guān)動作向電網(wǎng)中注入了大量的諧波分量和次諧波分量，導(dǎo)致了交流電網(wǎng)中電壓和電流波形的嚴(yán)重失真。而隨著各種電能質(zhì)量敏感的設(shè)備和計算機等信息設(shè)備的大量應(yīng)用，利用各種無源和有源濾波技術(shù)克服諧波污染帶來的危害已成為不得不面對的現(xiàn)實。傳統(tǒng)的濾波方法通常采用無源濾波器和并聯(lián)電容器組來濾除諧波和補償無功，但是存在補償效果不太理想、產(chǎn)生諧波諧振等問題。因此，有源濾波器技術(shù)得到了日益廣泛的重視和長足的發(fā)展。

目前，傳統(tǒng)的控制方法應(yīng)用于有源電力濾波器已經(jīng)無法滿足日益苛刻的應(yīng)用需求，越來越多的先進控制方法應(yīng)用于有源濾波器的電流跟蹤控制，但是依然存在著補償精度不高、抗干擾能力弱、依賴精確模型等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種有源電力濾波器的長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、高精度的諧波電流補償，抗干擾能力強，魯棒性好，具有較好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。

本發(fā)明中主要采用的技術(shù)方案為：

一種有源電力濾波器的長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制方法，包括以下步驟：

S1，定義開關(guān)函數(shù)，基于電路理論和基爾霍夫定理建立單相并聯(lián)型有源電力濾波器數(shù)學(xué)模型；

S2，利用有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計滑模控制器；

S3，設(shè)計長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近S2中滑模控制器中的未知非線性函數(shù)；

S4，根據(jù)步驟S2的滑模控制器和步驟S3獲得的未知非線性函數(shù)設(shè)計長短時記憶模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)滑模控制器，并基于Lyapunov穩(wěn)定性理論證明系統(tǒng)穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述步驟S1的具體步驟如下：

S1-1：定義單相并聯(lián)型有源電力濾波器中晶體管的開關(guān)函數(shù)u如下：

S1-2：根據(jù)電路理論和基爾霍夫定理，考慮不確定性的外界擾動和系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動，建立單相有源電力濾波器一階數(shù)學(xué)模型如下：

其中，x為補償電流i_c，即x＝i_c，f(x)代表即B代表h代表一階數(shù)學(xué)模型下的集總不確定性，U_s為電網(wǎng)電壓，i_c為補償電流，U_dc為直流側(cè)電容電壓，L,R分別為有源濾波器主電路的電感和電阻；

S1-3：對單相有源電力濾波器一階數(shù)學(xué)模型進行求導(dǎo)化簡得到二階數(shù)學(xué)模型如式(3)所示：