基于模糊变结构控制的三相并联有源电力滤波器研究VIP免费

一种三相并联有源滤波器的仿真研究俞万能1,褚建新21,2上海海事大学航运仿真中心上海200135摘要：针对广泛使用的非线性负载产生谐波和导致功率因数较低的问题，在建立三相并联型有源电力滤波器数学模型的基础上，把滑模变结构控制和模糊控制趋近律相结合，设计了一种基于模糊滑模变结构控制策略、用于抑制电网谐波、提高负载功率因数的三相并联型有源电力滤波器。模糊滑模变结构控制方案不仅消除了滑模变结构控制固有的高频颤动现象，对模型不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性，而且改善了系统到达段的品质，同时跟踪误差可收敛到零的一个邻域内。通过仿真对该控制模型进行了验证，结果表明，方案切实可行，系统具有良好的动静态性能。关键词：数学模型；模糊滑模变结构控制；并联有源电力滤波器；仿真中图分类号：TM46文献标识码：ATheSimulationResearchofAShuntThreePhaseActivePowerFilterYUWan-neng1,ZHUJian-xin21,2MarineSimulationCenter,ShanghaiMaritimeUniversity,200135Abstract:Aimingtotheproblemofharmonicsandlowpowerfactorcausedbywidely-usednonlinearload,andaccordingtothemathematicmodeofshuntthree-phaseactivepowerfilter,ashuntthree-phaseactivepowerfilterbasedonfuzzy-slidingmodevariablestructurecontrolstrategywhichisbyincorporatingtheslidingmodevariablestructurecontrolandfuzzycontrolreaching-lawisdesignedtosuppresstheharmonicsandimprovepowerfactor.Itcannotonlyeliminatethechatteringofslidingmodelvariablestructurecontrolandmakesystemhavestrongrobustnessagainstmodeluncertaintiesandexternaldisturbance,butcanalsoimprovethecharacterofreachingsegmentandtrackingerrorsconvergetoarangeofzero,Thiscontrolmethodisverifiedbysimulation,andtheresultsofsimulationshowthecontrolmethodisfeasible,andhavegooddynamicandstaticperformanceinthissystem.Keywords:mathematicmode;fuzzy-slidingmodevariablestructurecontrol;shuntactivepowerfilter;simulation1引言随着电力电子装置的广泛应用，各类非线性负载产生的谐波和无功电流对电网的影响日益严重。在各类有源电力滤波器中，并联型有源电力滤波器能够有效地补偿电流源型非线性负载产生的无功和谐波电流，已被广泛研究并有相应产品问世。而并联型有源电力滤波器的性能在很大程度上取决于有源电力滤波器电流指令信号获取的速度和精度以及逆变器输出电流的控制策略。滑模变结构控制在本质上是一种开关型控制，它要求频繁、快速地切换系统的控制状态，而电力电子开关器件的工作模式便是“开一关”模式，两者内在的联系是利用滑模变结构方法控制电力电子变换器，因此应用滑模变结构理论控制电力电子变换器是可行的。但变结构在切换线附近到达速度过快，开关控制力有限和开关的惯性使运动难以立即反向，从而造成对切换线的来回穿越形成抖振[1]。采用模糊控制策略来控制变结构控制系统的趋近律，把变结构控制和模糊控制相结合，可以综合两者的优点，由变结构控制保证系统的稳定性，由模糊控制控制变结构趋近律来减弱抖振。随着现代电力电子技术和数字信号处理器的发展，使模糊变结构控制应用于有源电力滤波器能获得良好的控制效果。2并联型有源电力滤波器数学模型并联型APF的结构如图1所示。为了使电源电流is中只包含基波成分，而不存在谐波分量，APF必须提供与负载电流的谐波分量大小相等、方向相反的补偿电流，从而抵消电网中的谐波电流[2]。图1并联型APF的结构对于图1所示的三相无中线VSR拓扑结构，若忽略VSR交流侧电阻，可得VSR电压矢量方程为：VIIIIIIIVVI①②③④⑤⑥Ldisdt=us−un+LdiLdt（1）并联型APF的最终目的就是把电源电流is调节成与电源电压us同相位的正弦波。为此，可构造一个电源电流闭环跟踪控制系统，并设定电源电流为给定值is¿，所以控制的目的是使is能很好很快地跟踪is¿。定义系统状态变量为[3]:Δis=is¿−is（2）将式(2)代入式(1)，可得状态方程:−LdΔisdt=us−un+LdiLdt−Ldis¿dt（3）定义扰动为：e=−Ldis¿dt+LdiLdt+us（4）则状态方程（3）...