本发明专利技术公开了一种基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，首先，建立三相并联型有源电力滤波器的数学模型，先利用动态面控制方法设计滤波器，再利用自适应模糊控制逼近，最后加入滑模面控制，使系统保持稳定状态，通过仿真结果验证了本发明专利技术方法的有效性。本发明专利技术方法大大增强了系统的补偿性能和鲁棒性能，达到快速有效消除谐波的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有源滤波器的控制方法，尤其涉及一种基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法。
技术介绍
采用电力滤波器装置吸收谐波源所产生的谐波电流，是一种抑制谐波污染的有效措施。有源电力滤波器具有快速响应性及高度可控性，不仅可以补偿各次谐波，还可以补偿无功功率、抑制闪变等。由于电力系统的非线性和不确定性，自适应和智能控制具有建模简单、控制精度高、非线性适应性强等优点,可以应用在有源滤波器中用于电能质量控制和谐波治理，具有重要的研究意义和市场价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，更加适合补偿电路谐波，提高系统鲁棒特性和电源质量。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，包括以下步骤：步骤一：建立有源电力滤波器数学模型；步骤二：利用李雅谱诺夫函数、动态面控制、模糊控制和滑模控制设计控制器。步骤一具体包括以下步骤：建立有源电力滤波器数学模型为：其中：x1为参考信号，为x1的导数，为x2的导数，u＝dk，Lc为电感，Rc为电阻，vcd为直流侧电容电压，vk为三相有源电力滤波器端电压，ik为三相补偿电流，dk为开关状态函数，则dk依赖于第k相IGBT的通断状态，是系统的非线性项；ck、cm为开关函数，m、k为大于0的常数。步骤二具体包括以下步骤：定义位置误差e1＝x1-x1d(12)其中：x1d为指令信号，将公式(12)求导得：e·1=x·1-x·1d=x2-x·1d---(13)]]>其中：为x1d的导数；定义李雅谱诺夫函数：V1=12e12---(14)]]>对李雅普诺夫函数(14)进行求导：V·1=e1e·1=e1(x2-x·1d)=e1(e2+α1-x·1d)---(15)]]>其中：α1为的低通滤波器的输出，τ为时间常数，S为拉普拉斯算子；e2为虚拟误差；设虚拟误差e2＝x2-α1(16)定义：τα·1+α1=x‾2α1(0)=x‾2(0)⇒α·2=x‾2-α1τy2=α1-x‾2---(18)]]>其中：z1为大于0的正常数；为α1的导数；y2为滤波误差；考虑位置误差、虚拟误差、滤波误差，定义李雅普诺夫函数：V2=V1+12e22+12y22=12e12+12e22+12y22---(19)]]>将公式(19)求导得到：V·2=e1e·1+e1e·2+y2y·2=e1(x2-x·1d)+e2(x·2-α·1)+y2(α·1-x‾·2)---(20)]]>其中为y2的导数，为的导数；将公式(16)、(17)、(18)代入公式(20)得：V·2=e1(e2+y2+x‾2-x·1d)+e2(f(x)+bu-α·1)+y2(x‾2-α1τ+z1e·1-x··1d)---(21)]]>其中：为的导数；为使因此设计控制率为：u1=1b(-f(x)+α·1-z2e2)---(22)]]>定义滑模面s＝e2，用模糊函数去逼近f(x)，设计最终控制率为：u2=1b(-f^(x)+α·1-z2e2-ηsgn(e2))---(32)]]>其中,z2为大于0的正常数，η为常数，且η≥|D|,D为η的上界常数，sgn为符号函数。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：深入研究了三相并联有源电力滤波器的原理，在此基础上建立数学模型，利用三相并联型有源电力滤波器线性状态方程，创新性地加入了动态面控制方法；研究有源电力滤波器模型参考自适应控制，提出了动态面模糊滑模自适应控制算法，应用于三相并联型有源电力滤波器的谐波补偿控制。通过MATLAB仿真，将仿真结果与滞环控制结果相比较，通过比对，验证了增加动态面模糊滑模控制的自适应控制方法更加适合补偿电路谐波，提高了电源质量。附图说明图1为并联型APF的主电路结构。图2为动态面模糊滑模自适应控制器框图。图3为补偿电流随时间变化的曲线图。图4为系统误差随时间变化的曲线图。图5为动态面输出的α值随时间变化的曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，包括以下步骤。(一)建立有源电力滤波器模型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ic，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：v1=Lcdi1dt+Rci1+v1M+vMNv2=Lcdi2dt+Rci2+v2M+vMNv3=Lcdi3dt+Rci3+v3M+vMN---(1)]]>v1,v2,v3分别为三相有源电力滤波器端电压，i1,i2,i3分别为三相补偿电流，v1M,v2M,v3M,vMN分别表示图1中M点到a，b，c，N点电压；Lc为电感，Rc为电阻。假设交流侧电源电压稳定，可以得到vMN=-13Σm=13vmM.---(2)]]>并定义ck为开关函数，指示IGBT的工作状态，定义如下：其中，k＝1,2,3。同时，vkM＝ckvdc，所以公式(1)可改写为{di1dt=RcLci1+v1Lc-vdcLc(c1-13Σm=13cm)di2dt=RcLci2+v2Lc-vdcLc(c2-13Σm=13cm)di3dt=RcLci3+v3Lc-vdcLc(c3-13Σm=13cm).---(4)]]>定义dk为开关状态函数，定义如下：dk=ck13Σm=13cm.---(5)]]>则dk依赖于第k相IGBT的通断状态，是系统的非线性项。并有d1d2d3=132-1-1-12-1-1-12c1c2c3·---(6)]]>那么(4)可改写为di1dt=-RcLci1+v1Lc-vdcLcd1di2dt=-RcLci2+v2Lc-vdcLcd2di3dt=-RcLci3+v3Lc-vdcLcd3---(7)]]>定义x1=ikx2=x&CenterDo本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立有源电力滤波器数学模型；步骤二：利用李雅谱诺夫函数、动态面控制、模糊控制和滑模控制设计控制器。
【技术特征摘要】
1.基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立有源电力滤波器数学模型；步骤二：利用李雅谱诺夫函数、动态面控制、模糊控制和滑模控制设计控制器。2.根据权利要求1所述的基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，其特征在于，步骤一具体包括以下步骤：建立有源电力滤波器数学模型为：其中：x1为参考信号，为x1的导数，为x2的导数，u＝dk，Lc为电感，Rc为电阻，vcd为直流侧电容电压，vk为三相有源电力滤波器端电压，ik为三相补偿电流，dk为开关状态函数，则dk依赖于第k相IGBT的通断状态，是系统的非线性项；ck、cm为开关函数，m、k为大于0的常数。3.根据权利要求2所述的基于动态面模糊滑模控制的有源电力滤波器控制方法，其特征在于，步骤二具体包括以下步骤：定义位置误差e1＝x1-x1d(12)其中：x1d为指令信号，将公式(12)求导得：e·1=x·1-x·1d=x2-x·1d---(13)]]>其中：为x1d的导数；定义李雅谱诺夫函数：V1=12e12---(14)]]>对李雅普诺夫函数(14)进行求导：V·1=e1e·1=e1(x2-x·1d)=e1(e2+α1-x·1d)---(15)]]>其中：α1为的低通滤波器的输出，τ为时间常数，S为拉普拉斯算子；e2为虚拟误差；设虚拟误差e2＝x2-α1(16)定义：τα·1+α1=x‾2α1(0)=x‾2(0)⇒&alpha...
【专利技术属性】
技术研发人员：李思扬，梁霄，储云迪，费峻涛，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。