本文關(guān)鍵詞：有源電力濾波器模型預(yù)測控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 有源電力濾波器 無差拍控制 預(yù)測控制 重復(fù)控制

【摘要】：有源電力濾波器(Active Power Filter,APF)是解決供電系統(tǒng)諧波污染問題的有效措施,其中電流跟蹤控制是影響有源濾波系統(tǒng)補償性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文針對低壓供電系統(tǒng),分別以兩電平和三電平APF為研究對象,對其電流控制策略展開研究。傳統(tǒng)的APF電流環(huán)控制通常以補償效果作為單一目標,且多電平變流器空間矢量脈寬調(diào)制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)過程較復(fù)雜,本文采用無差拍模型預(yù)測控制(Model Predictive Control,MPC)策略對APF進行多目標控制。首先給出了兩電平APF無差拍模型預(yù)測控制器的設(shè)計方法,討論了電流跟蹤誤差范圍;采用價值函數(shù)分級優(yōu)化對控制器進行改進,在實現(xiàn)多目標控制的同時,控制電流跟蹤誤差在一定范圍內(nèi)。參考三電平APF電流跟蹤誤差范圍的分析,給出適用于NPC(Neutral-Point Clamped)結(jié)構(gòu)三電平APF的無差拍模型預(yù)測控制策略:設(shè)計價值函數(shù)對參考電流跟蹤偏差、中點電位偏移及平均開關(guān)頻率三個性能指標進行綜合評價,以實現(xiàn)APF系統(tǒng)的多目標控制;采用基于扇區(qū)判斷的價值函數(shù)分級優(yōu)化方法對傳統(tǒng)的MPC控制策略進行改進,減小了計算量,簡化了價值函數(shù)的設(shè)計方法及矢量尋優(yōu)過程。針對無差拍模型預(yù)測控制對參數(shù)依賴性較強的問題,提出了重復(fù)無差拍控制與模型預(yù)測控制相結(jié)合的復(fù)合預(yù)測控制策略。對重復(fù)無差拍控制器進行了參數(shù)設(shè)計,分析了重復(fù)無差拍控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和對參數(shù)變化的適應(yīng)性。分析表明重復(fù)無差拍控制具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和參數(shù)變化適應(yīng)性,模型預(yù)測控制動態(tài)響應(yīng)快、控制靈活,基于二者分別的優(yōu)勢,給出了復(fù)合預(yù)測控制的方法。對所采用的控制策略進行了仿真分析,仿真結(jié)果表明采用無差拍模型預(yù)測控制策略的兩電平APF能有效補償諧波電流,同時可兼顧降低平均開關(guān)頻率,對負載波動有良好的適應(yīng)性,在此基礎(chǔ)上采用價值函數(shù)分級優(yōu)化控制,可有效約束電流跟蹤誤差,控制更靈活。與兩電平APF相比,將無差拍模型預(yù)測控制應(yīng)用于三電平APF中更具有優(yōu)勢,應(yīng)用無差拍模型預(yù)測控制的三電平APF可在較低的采樣頻率下實現(xiàn)電流的精確跟蹤和中點電位平衡,平均開關(guān)頻率更低,系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度較快;基于扇區(qū)判斷的價值函數(shù)分級優(yōu)化策略能實現(xiàn)與傳統(tǒng)模型預(yù)測控制相近的控制效果,與后者相比算法更加簡單,更易于參數(shù)調(diào)節(jié),該算法對負載波動適應(yīng)性較好,但電流跟蹤精度對主電路參數(shù)依賴性較大。復(fù)合預(yù)測控制系統(tǒng)具備良好的動、穩(wěn)態(tài)性能,對負載波動有良好的適應(yīng)性,且在一定程度上改善了無差拍模型預(yù)測控制對參數(shù)依賴性大的缺點。基于兩電平APF實驗平臺對所采用的無差拍模型預(yù)測控制策略進行了實驗研究,結(jié)果表明該方法能有效抑制諧波,動態(tài)響應(yīng)快,與傳統(tǒng)無差拍控制相比,同等控制精度下具有平均開關(guān)頻率較低的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：有源電力濾波器 無差拍控制 預(yù)測控制 重復(fù)控制
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN713.8;TM761
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 1 緒論18-26
• 1.1 課題研究背景及意義18-20
• 1.2 有源電力濾波器研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 有源電力濾波器補償電流控制策略22-25
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容25-26
• 2 兩電平有源電力濾波器無差拍模型預(yù)測控制研究26-42
• 2.1 兩電平三相三線制APF數(shù)學模型26-27
• 2.2 無差拍控制策略27-30
• 2.3 基于無差拍模型的預(yù)測控制算法30-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 3 無差拍模型預(yù)測控制在三電平APF中的應(yīng)用研究42-51
• 3.1 三電平APF數(shù)學模型及中點電位控制問題42-45
• 3.2 MPC控制策略在三電平APF中的應(yīng)用45-47
• 3.3 基于扇區(qū)判斷的價值函數(shù)分級優(yōu)化設(shè)計47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 4 三電平APF復(fù)合預(yù)測控制策略研究51-61
• 4.1 復(fù)合預(yù)測控制器結(jié)構(gòu)與功能51
• 4.2 重復(fù)無差拍控制器設(shè)計方法51-60
• 4.3 本章小結(jié)60-61
• 5 模型預(yù)測控制策略仿真與實驗分析61-83
• 5.1 諧波源特性及主電路參數(shù)設(shè)計61-62
• 5.2 兩電平APF無差拍模型預(yù)測控制仿真與實驗62-71
• 5.3 三電平APF無差拍模型預(yù)測控制仿真71-78
• 5.4 三電平APF復(fù)合預(yù)測控制策略仿真78-82
• 5.5 本章小結(jié)82-83
• 6 結(jié)論與展望83-85
• 參考文獻85-90
• 附錄90-91
• 作者簡歷91-93
• 學位論文數(shù)據(jù)集93

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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本文編號：908961