并联型有源电力滤波器的抗饱和重复控制研究

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随着电网电能质量越来越受到广泛关注，并联型有源电力滤波器（Active Power Filter,APF）不仅能够抑制电网中的谐波，而且还能够对无功功率进行补偿。相比于传统的无源补偿装置，APF具有补偿精度高，动态响应快等特点，对改善电网质量发挥着重要的作用。对于APF，影响其性能的关键因素有：主电路参数、谐波检测、电流环控制等。电流环控制作为其关键技术之一受到广泛关注，在当今应用于APF中的电流环控制算法中，重复控制由于具有高精度补偿能力而成为研究热点，但重复控制器是基于内模原理的方法，具有高增益和低响应速度的特点，在系统运行条件突变的情况下容易出现输出饱和现象，因而本文以APF为研究对象，重点研究重复控制器的抗饱和策略来提高系统稳定性，主要完成以下工作：首先介绍三相三线制APF的基本工作原理，通过APF的等效电路模型建立在ABC静止坐标系、αβ静止坐标系、dq同步旋转坐标系下的连续域等效模型，针对数字化过程中滞后一拍对连续域模型性能的影响，得出滞后一拍控制会给控制对象引入相角滞后的结论。然后设计基于 PI+重复控制的 APF 电流环控制算法。首先介绍重复控制的基本原理，然后用间接设计方法设计PI控制器的参数，其次在离散域直接设计重复控制器参数并进行稳定性验证，接着针对电感电容电感（LCL）滤波器模型容易谐振的问题，设计基于电容电流反馈的有源阻尼方法抑制其谐振尖峰，接着针对传统重复控制在电网频率波动下控制性能变差的问题，采用一种电网频率宽范围自适应重复控制算法。仿真与实验结果表明设计的基于PI+重复控制的电流环控制方法具有较高的谐波补偿精度,设计的分数阶重复控制器在电网频率波动时仍具有好的补偿效果。最后针对重复控制器在系统运行条件突变的情况下输出易饱和的问题，提出使用三种不同的抗饱和策略来抑制饱和现象对系统性能的影响。首先设计这三种抗饱和策略各自的抗饱和补偿器参数。然后分别在补偿 50%负载电流和电网电压上升 10%这 2 种突变条件下进行仿真与实验验证，通过对比饱和误差信号的幅值大小和退饱和时间来对比这三种不同抗饱和策略的抗饱和性能差异，验证将抗饱和重复控制策略应用到APF的有效性。

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作者
李敏;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科控制工程
授予学位硕士
导师姓名郑宏;
年度 2018
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类船舶工程;
关键词
并联型有源电力滤波器; 抗饱和;

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