一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法技术

本申请提供一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法，包括获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值；根据基尔霍夫电压定律以及d‑q坐标变换，建立三相并联型有源电力滤波器d‑q坐标系下的空间状态方程，并将其转化为仿射非线性模型；根据所述谐波电流参考值和所述仿射非线性模型中的谐波电流实际值，获取跟踪误差e和期望轨迹x

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法
本申请涉及有源电力滤波器控制
，尤其涉及一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法。
技术介绍
随着电网中非线性负载以及各种电力电子装置的广泛应用，给电网中注入了大量的谐波和无功电流，对电能质量造成极大损害，给电网环境造成了严重的污染，影响电网设备的正常使用，甚至造成安全问题。为了减小电网中的谐波和无功补偿电流，可以使用无功补偿装置和有源电力滤波器(ActivePowerFilter,简称APF)补偿电网电流的谐波和无功分量。但无功补偿装置只能补偿固定的谐波分量，使用不灵活。APF可以根据电网的实时情况和动态生成补偿电流，可以用于不同的场景。APF的主电路是PWM变流器，它有着很多控制方法，其控制性能直接影响其整体性能。随着现代控制理论的发展，许多先进控制方法都在APF中得到应用，以微分几何为基础的非线性控制理论中，状态反馈线性化的非线性设计方法，把一个非线性系统转化为一个线性系统。但该方法还需要判别模型是否满足反馈线性化的条件，导致增加大量繁琐的计算工作，降低工作效率。
技术实现思路
本申请提供一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法，所述方法使有源电力滤波器具有更好的电流跟踪补偿效果，具有较高的精确性、鲁棒性和自适应性，提高输配电、电网安全保障和电能质量，提升工作效率。本申请提供的一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法，包括：获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值；根据基尔霍夫电压定律以及d-q坐标变换，建立三相并联型有源电力滤波器d-q坐标系下的空间状态方程，并将其转化为仿射非线性模型；根据所述谐波电流参考值和所述仿射非线性模型中的谐波电流实际值，获取跟踪误差e和期望轨迹xd；由所述跟踪误差e和所述期望轨迹xd，获取电网扩展系统的状态方程；设定性能指标函数，并得到对应的哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程；通过求解所述哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程得到最优性能指标函数以及最优跟踪控制策略。可选的，若所述电网系统无需补偿无功电流，则通过d-q转换后再通过低通滤波器去除所述系统中的直流，得到谐波电流所述谐波电流为所需补偿谐波电流参考值。可选的，若所述电网系统需要补偿无功电流，则通过d-q转换后不需通过低通滤波器去除所述系统q轴成分的直流分量，得到谐波电流所述谐波电流为所需补偿谐波电流与无功电流的参考值的和。可选的，利用基尔霍夫电压定律建立在静止坐标系下的微分方程组；利用d-q坐标变换，将在所述静止坐标系下的微分方程组转化为在同步旋转d-q坐标系下的形式，并改写为空间状态方程的形式；根据所述同步旋转坐标系d-q坐标系下的空间状态方程，得到所述三相并联型有源电力滤波器两输出仿射非线性模型模型；可选的，所述跟踪误差所述期望轨迹可选的，由所述跟踪误差e和所述期望轨迹xd构成扩展系统的状态变量，获取电网扩展系统的状态方程：其中，表示扩展系统漂移动态，G(ζ)＝[g(x),0]表示控制输入动态。可选的，获取所述性能指标函数的一阶导数及所述性能指标函数以及扩展系统的哈密尔顿函数，得到对应的哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程。可选的，使用评价神经网络近似最优性能指标函数，并将所述最优性能指标函数代入最优跟踪策略函数，获取最优跟踪控制策略。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法流程图；图2为一些实施例中谐波、无功电流检测框图；图3为三相并联型有源电力滤波器原理图；图4为一些实施例中补偿前后电源电流波形；图5为一些实施例中q轴分量电流跟踪性能；图6为一些实施例中d轴分量电流跟踪性能；图7为一些实施例中补偿前A相电流频谱；图8为一些实施例中补偿后A相电流频谱；图9为一些实施例中评价神经网络权值。具体实施方式下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。参见图1，本申请提供了一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法，包括：S100：获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值；参见图2，为一些实施例中谐波、无功电流检测框图，若所述电网系统无需补偿无功电流，则通过d-q转换后再通过低通滤波器去除所述系统中的直流，得到谐波电流所述谐波电流为所需补偿谐波电流参考值；若所述电网系统需要补偿无功电流，则通过d-q转换后不需通过低通滤波器去除所述系统q轴成分的直流分量，得到谐波电流id、iq，所述谐波电流id、iq为所需补偿谐波电流与无功电流的参考值的和。S200：根据基尔霍夫电压定律以及d-q坐标变换，建立三相并联型有源电力滤波器d-q坐标系下的空间状态方程，并将其转化为仿射非线性模型；更为具体的，利用基尔霍夫电压定律建立在静止坐标系下的微分方程组；利用d-q坐标变换，将在所述静止坐标系下的微分方程组转化为在同步旋转d-q坐标系下的形式，并改写为空间状态方程的形式；根据所述同步旋转坐标系d-q坐标系下的空间状态方程，得到所述三相并联型有源电力滤波器两输出仿射非线性模型模型。S300：根据所述谐波电流参考值和所述仿射非线性模型中的谐波电流实际值，获取跟踪误差e和期望轨迹xd；其中，所述跟踪误差所述期望轨迹S400：由所述跟踪误差e和所述期望轨迹xd，获取电网扩展系统的状态方程；进一步地，由所述跟踪误差e和所述期望轨迹xd构成扩展系统的状态变量，获取电网扩展系统的状态方程：其中，表示扩展系统漂移动态，G(ζ)＝[g(x),0]表示控制输入动态。S500：设定性能指标函数，并得到对应的哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程；更为具体的，获取所述性能指标函数的一阶导数及所述性能指标函数以及扩展系统的哈密尔顿函数，得到对应的哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程。S600：通过求解所述哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程得到最优性能指标函数以及最优跟踪控制策略；使用评价神经网络近似最优性能指标函数，并将所述最优性能指标函数代入最优跟踪策略函数，获取最优跟踪控制策略；进一步地，使用评价神经网络近似最优性能指标函数，并将所述最优性能指标函数代入最优跟踪策略函数，获取最优跟踪控制策略。下面将结合具体实施例对本申请所述的方法做进一步的说明。参见图3，为三相并联型有源电力滤波器原理图。获取所需补偿的电网系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法，其特征在于，包括：/n获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值；/n根据基尔霍夫电压定律以及d-q坐标变换，建立三相并联型有源电力滤波器d-q坐标系下的空间状态方程，并将其转化为仿射非线性模型；/n根据所述谐波电流参考值和所述仿射非线性模型中的谐波电流实际值，获取跟踪误差e和期望轨迹x

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应动态规划的有源电力滤波器控制方法，其特征在于，包括：
获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值；
根据基尔霍夫电压定律以及d-q坐标变换，建立三相并联型有源电力滤波器d-q坐标系下的空间状态方程，并将其转化为仿射非线性模型；
根据所述谐波电流参考值和所述仿射非线性模型中的谐波电流实际值，获取跟踪误差e和期望轨迹xd；
由所述跟踪误差e和所述期望轨迹xd，获取电网扩展系统的状态方程；
设定性能指标函数，并得到对应的哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程；
通过求解所述哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程得到最优性能指标函数以及最优跟踪控制策略。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值，包括：
若所述电网系统无需补偿无功电流，则通过d-q转换后再通过低通滤波器去除所述系统中的直流，得到谐波电流所述谐波电流为所需补偿谐波电流参考值。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所需补偿的电网系统谐波电流参考值，包括：
若所述电网系统需要补偿无功电流，则通过d-q转换后不需通过低通滤波器去除所述系统q轴成分的直流分量，得到谐波电流id、iq，所述谐波电流id、iq为所需补偿谐波电流与无功电流的参考值的和。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根据基尔霍夫电压定律以及d-q坐标变换，建立三相并联型有源电力滤波器d-q坐标系下的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃日升，姜訸，郭成，徐志，段锐敏，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53