[发明专利]一种有源电力滤波器的H∞重复控制方法

摘要

本发明公开了一种有源电力滤波器的H∞重复控制方法，通过H∞控制器的控制，使有源电力滤波器在LCL滤波电感L1、L2的电感量宽范围变化时，特别是电感值变化较小时仍然能保持控制稳定，其次，通过重复控制器弥补H∞鲁棒控制器控制精度不高的缺陷，提高电流谐波的补偿效果。这样使整个电网系统的鲁棒稳定性和抗干扰的能力增强。

主权项

一种有源电力滤波器的H∞重复控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、锁相环PLL模块根据三相电网电压ugx,x＝a,b,c得到电网电压正序分量的相位角θ和角频率ω0；(2)、计算内环有功电流给定值和中性线电流给定值有源电力滤波器的直流电压控制模块先从三电平VSC的直流侧分别获取正母线到中点N的电压udc1，以及中点N到负母线的电压udc2，再将三电平VSC直流侧电压给定值与电压udc1、电压udc2的和作差，将得到的差值进行PI控制，得到内环有功电流给定值直流电压模块同时将电压udc1、电压udc2的差值进行PI控制，得到中性线电流给定值(3)、负载电流谐波检测模块根据电网电压角频率ω0，分别对三相负载电流iLx进行离散傅里叶变换(DFT)得到三相谐波电流iLhx；(4)、计算内环给定电流将内环有功电流给定值作为dq0坐标系下的d轴输入分量，0作为q轴输入分量，中性线电流给定值作为零序输入分量，将以上控制量从dq0坐标系变换到abc坐标系下，再分别与三相谐波电流iLhx相加得到内环给定电流(5)、内环电流控制模块计算三相输出控制量(5.1)、重复控制模块计算三相输出量iex将内环给定电流与有源电力滤波器的三相输出电流ilx共同进行重复控制，得到重复控制模块的输出量iex；(5.2)、H∞控制器计算三相输出控制量将重复控制模块的输出量iex输入到H∞控制器，经H∞控制器后，将H∞控制器的最终输出量分别与三相电网电压ugx相加，得到三相输出控制量(6)、SPWM模块根据输出控制量得到对应的开关控制信号，并依此控制信号来控制三电平VSC中各个IGBT的开通关断；其中，所述的内环电流控制模块包括：重复控制模块和H∞控制器；所述的H∞控制器的设计流程为：1)、确定有源电力滤波器的标称被控对象模型Gp(s)Gp(s)=L10CdS2+RdCdS+1L10L20CdS2+(L10+L20)RdCdS2+(L10+L20)s]]>其中，L10与L20分别为三电平VSC的交流侧与网侧电感，Rd与Cds分别为LCL滤波电路的电容支路阻尼电阻与滤波电容，s表示S域算子；2)、确定有源电力滤波器控制系统的加权函数确定W1：选取低阶传递函数，作为W1：W1=1Ms+MωBs+AωB]]>其中，ωB为系统的闭环带宽，A为稳态误差，M为高频噪声的放大倍数；确定W2：取W2为小于1常数；确定W3：首先预先估计电感L10与L20的动态变化范围，然后在Bode图上画出因电感不确定引起传递函数不确定的频率响应曲线，然后求得能完全覆盖这些响应的低阶传递函数；W3=ks+a‾s+b‾,k=ωc2+b‾2ωc2+a‾2]]>其中ωc表示控制系统的穿越频率,为常数；3)、得到H∞控制器在得到Gp(s)、W1、W2、W3后，使用Matlab的ToolBox工具箱，采用mixsyn函数对其离散化求得H∞控制器K(z)，求得的控制器为三阶传递函数，其形式如下：K(z)=az3+bz2+cz+dz3+ez2+fz+g]]>其中，z表示Z域算子,a,b,c,d,e,f,g均为常数。