專利名稱：基于模糊逼近的有源濾波器自適應(yīng)模糊滑模控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于有源電力濾波技術(shù)，特別涉及一種有源電力濾波器自適應(yīng)模糊控制方法。
背景技術(shù)：
隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種半導(dǎo)體開關(guān)器件得到廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)在改善人們生產(chǎn)和生活的同時，帶來了電能質(zhì)量問題。所謂電能質(zhì)量問題是指由于電網(wǎng)中存在非線性負載而引起的電流和電壓波形畸變、相位失真、功率因數(shù)低下等問題。采用電力濾波裝置就近吸收諧波源所產(chǎn)生的諧波是諧波抑制的有效措施。目前，國內(nèi)主要采用并聯(lián)型無源濾波器處理電網(wǎng)中的諧波電流。但由于無源濾波器僅能對特定諧波進行有效處理，人們逐漸將研究的重心轉(zhuǎn)向有源電力濾波器。有源濾波器等凈化電網(wǎng)產(chǎn)品是智能電網(wǎng)建設(shè)的標(biāo)配產(chǎn)品，能實現(xiàn)諧波和無功動態(tài)補償，響應(yīng)快，受電網(wǎng)阻抗影響小，不易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振；既能補償各次諧波，還可抑制閃變、補償無功，補償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響，能有效抑制諧波污染，因此成為諧波治理的重要手段。由于難以獲得被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，傳統(tǒng)的控制方案難以達到理想的控制效果。智能自適應(yīng)有源濾波器動態(tài)補償和控制是有源電力濾波器控制系統(tǒng)研究的發(fā)展趨勢。其中，滑模變結(jié)構(gòu)控制具有快速響應(yīng)、對參數(shù)變化及擾動不靈敏等優(yōu)點，自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制等策略極大促進了自適應(yīng)控制理論的進一步發(fā)展。模糊控制不依賴被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，建模簡單、控制精度高、非線性適應(yīng)性強、魯棒性強。因此，自適應(yīng)控制，滑模變結(jié)構(gòu)控制，模糊控制相互之間具有很強的互補性，有必要綜合運用。但是，迄今為止，存在的專利雖然都從不同的側(cè)面對有源電力濾波器控制展開研究，但尚未有綜合應(yīng)用各種先進控制方法并基于李亞普諾夫分析方法對有源電力濾波器進行控制和動態(tài)補償。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為避免傳統(tǒng)有源電力濾波器控制系統(tǒng)的不足，提供一種有源電力濾波器自適應(yīng)模糊滑模控制方法，綜合利用模糊控制、滑模控制、自適應(yīng)控制和李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，在保證全局穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了諧波補償?shù)哪康模瑫r為了克服控制器存在的抖振現(xiàn)象，突破性的為切換項設(shè)計了一個自適應(yīng)模糊控制器。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先建立有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型，然后綜合利用模糊控制、滑模控制、自適應(yīng)控制方法設(shè)計自適應(yīng)模糊滑模控制器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的補償電流跟蹤控制方法，使補償電流實時跟蹤指令信號，達到消除諧波的目的。同時為控制器的切換項設(shè)計了一個自適應(yīng)模糊控制器，從而減輕控制器存在的抖振現(xiàn)象。由上說明的技術(shù)方案可以看出本發(fā)明的有益效果在于基于模糊控制、滑模控制、李雅普諾夫理論設(shè)計的自適應(yīng)模糊滑模控制器，提高了系統(tǒng)對于非線性負載變化和系統(tǒng)參數(shù)不匹配的魯棒性和適應(yīng)性，從而使系統(tǒng)具有在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下實現(xiàn)諧波補償?shù)哪芰ΑＡ硗獗鞠到y(tǒng)還將控制器的切換項進行模糊逼近，設(shè)計了一個新的自適應(yīng)模糊控制器，從而有效降低抖振。


圖I為并聯(lián)型APF的主電路結(jié)構(gòu)；圖2為自適應(yīng)模糊滑模控制系統(tǒng)框圖；圖3為A相電流波形；圖4為指令電流和補償電流波形；圖5為補償電流跟蹤偏差波形；圖6為自適應(yīng)律Θ f仿真波形； 圖7為自適應(yīng)律Θ h仿真波形；圖8為直流側(cè)電壓波形。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施作進一步說明本發(fā)明專利主要研究應(yīng)用最廣泛的并聯(lián)電壓型有源電力濾波器。實際應(yīng)用中，用于三相的占多數(shù)，故主要研究用于三相三線制系統(tǒng)的情況。其主電路結(jié)構(gòu)如圖I。有源電力濾波器的基本工作原理是，檢測補償對象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運算電路計算得出補償電流的指令信號Γ。，該信號經(jīng)補償電流發(fā)生電路放大，得出補償電流i。，補償電流與負載電流中要補償?shù)闹C波及無功等電流抵消，最終得到期望的電源電流。根據(jù)電路理論和基爾霍夫定理可得到如下公式
士及A+vIM+vJm
at
< V2=Lc^+Rch+V2M+^⑴
V =K^t+Rch+V,M+vMN
at其中，Vl，v2, V3分別為三相有源濾波器端電壓，I1, i2, i3分別為三相補償電流，Lc為電感，R。為電阻。 假設(shè)交流側(cè)電源電壓穩(wěn)定，可以得到
I 3
vMV ~ T Σ1W(2)
J k=i其中，Vmn為M端到N端的電壓，v1M、v2M> v3M分別為M端到a、b、c端的電壓。并定義Ck為開關(guān)函數(shù)，指示IGBT的工作狀態(tài)，定義如下
權(quán)利要求
1.一種基于模糊逼近的有源濾波器自適應(yīng)模糊滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟 1)根據(jù)電路理論和基爾霍夫定理建立有源電力濾波器的數(shù)學(xué)模型
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于模糊逼近的有源濾波器自適應(yīng)模糊滑模控制方法，其特征在于，還包含以下步驟 定義切換函數(shù)S(t)=-ke, k為正常數(shù)，e為跟蹤誤差； 基于李雅普諾夫方法設(shè)計向量9{和自適應(yīng)算法， 定義最優(yōu)參數(shù)為
全文摘要
本發(fā)明的有源電力濾波器自適應(yīng)模糊滑模控制方法，涉及有源電力濾波器的控制系統(tǒng)，具體地說屬于自適應(yīng)模糊滑模控制方法在有源電力濾波器控制上的應(yīng)用。這種控制系統(tǒng)不依賴于被控對象的精確模型，動靜態(tài)性能很好，具有很好的自適應(yīng)性和魯棒性，并能保證系統(tǒng)全局的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)主要是基于模糊控制、滑模控制、自適應(yīng)控制和李雅普諾夫穩(wěn)定性理論設(shè)計的，能提高系統(tǒng)對于非線性負載變化和系統(tǒng)參數(shù)不匹配的魯棒性和適應(yīng)性，從而使系統(tǒng)具有在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下實現(xiàn)諧波補償?shù)哪芰ΑＡ硗獗鞠到y(tǒng)還將控制器的切換項進行模糊逼近，設(shè)計了一個新的自適應(yīng)模糊控制器，從而有效降低抖振。
文檔編號H02J3/01GK102856904SQ201210363509
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者侯世璽, 費峻濤, 華民剛, 戴衛(wèi)力 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)