[发明专利]基于模糊逼近的有源滤波器自适应模糊滑模控制方法

说明书

技术领域

本发明专利属于有源电力滤波技术，特别涉及一种有源电力滤波器自适应模糊控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，各种半导体开关器件得到广泛的应用。电力电子技术在改善人们生产和生活的同时，带来了电能质量问题。所谓电能质量问题是指由于电网中存在非线性负载而引起的电流和电压波形畸变、相位失真、功率因数低下等问题。采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波是谐波抑制的有效措施。目前，国内主要采用并联型无源滤波器处理电网中的谐波电流。但由于无源滤波器仅能对特定谐波进行有效处理，人们逐渐将研究的重心转向有源电力滤波器。有源滤波器等净化电网产品是智能电网建设的标配产品,能实现谐波和无功动态补偿，响应快，受电网阻抗影响小，不易与电网阻抗发生谐振；既能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功,补偿性能不受电网频率变化的影响，能有效抑制谐波污染,因此成为谐波治理的重要手段。

由于难以获得被控对象精确的数学模型，传统的控制方案难以达到理想的控制效果。智能自适应有源滤波器动态补偿和控制是有源电力滤波器控制系统研究的发展趋势。其中，滑模变结构控制具有快速响应、对参数变化及扰动不灵敏等优点,自适应滑模变结构控制等策略极大促进了自适应控制理论的进一步发展。模糊控制不依赖被控对象精确的数学模型，建模简单、控制精度高、非线性适应性强、鲁棒性强。因此，自适应控制，滑模变结构控制，模糊控制相互之间具有很强的互补性，有必要综合运用。但是，迄今为止，存在的专利虽然都从不同的侧面对有源电力滤波器控制展开研究，但尚未有综合应用各种先进控制方法并基于李亚普诺夫分析方法对有源电力滤波器进行控制和动态补偿。

发明内容

本发明的目的是为避免传统有源电力滤波器控制系统的不足，提供一种有源电力滤波器自适应模糊滑模控制方法，综合利用模糊控制、滑模控制、自适应控制和李雅普诺夫稳定性理论，在保证全局稳定性的基础上，实现了谐波补偿的目的，同时为了克服控制器存在的抖振现象，突破性的为切换项设计了一个自适应模糊控制器。

本发明采用的技术方案是：首先建立有源电力滤波器的数学模型，然后综合利用模糊控制、滑模控制、自适应控制方法设计自适应模糊滑模控制器，代替传统的补偿电流跟踪控制方法，使补偿电流实时跟踪指令信号，达到消除谐波的目的。同时为控制器的切换项设计了一个自适应模糊控制器，从而减轻控制器存在的抖振现象。

由上说明的技术方案可以看出本发明的有益效果在于：基于模糊控制、滑模控制、李雅普诺夫理论设计的自适应模糊滑模控制器，提高了系统对于非线性负载变化和系统参数不匹配的鲁棒性和适应性，从而使系统具有在复杂电网环境下实现谐波补偿的能力。另外本系统还将控制器的切换项进行模糊逼近，设计了一个新的自适应模糊控制器，从而有效降低抖振。

附图说明

图1为并联型APF的主电路结构；

图2为自适应模糊滑模控制系统框图；

图3为A相电流波形；

图4为指令电流和补偿电流波形；

图5为补偿电流跟踪偏差波形；

图6为自适应律θ_f仿真波形；

图7为自适应律θ_h仿真波形；

图8为直流侧电压波形。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步说明：

本发明专利主要研究应用最广泛的并联电压型有源电力滤波器。实际应用中，用于三相的占多数，故主要研究用于三相三线制系统的情况。其主电路结构如图1。

有源电力滤波器的基本工作原理是，检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号i^*_c，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流i_c，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。

根据电路理论和基尔霍夫定理可得到如下公式：