三相并联型有源滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法技术

技术编号:8627821 阅读:145 留言:0更新日期:2013-04-26 01:20
本发明专利技术公开了一种三相并联型有源滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,建立APF的数学模型,将切换函数作为RBF神经网络的输入,滑模控制器作为RBF网络的输出,利用神经网络的学习功能,实现单输入单输出的神经滑模控制。该控制方案综合了滑模控制、自适应算法以及RBF神经网络的优点,能够时时的检测并跟踪电源电流中的谐波,通过产生大小相等、方向相反的补偿电流,达到消除谐波、提高电能质量的目的。另外,这种自适应RBF神经滑模控制策略能够在线的调节神经网络的权值,并通过Lyapunov稳定性理论证明保障了系统的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三相并联型有源电力滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,属有源 电力滤波器控制

技术介绍
随着非线性负载的大量应用,电网中的谐波含量日益增加,造成电能质量越来越 差。谐波会引起设备过热、损耗增加、电流过大等一系列危害,必须予以抑制。相对于无源 电力滤波器,有源电力滤波器(APF)更能有效地处理变化负载的谐波及功率因数,它具有实 时性和准确性的工作特点,被公认为是综合治理“电网污染”最有效的手段。APF的控制技术是APF的关键技术之一,APF的控制效果在很大程度上取决于其控 制器的性能,并且随着工业技术的发展,对控制系统的设计要求日益提高,为了更好地改善 电能质量,对APF的控制策略的研究有着重大的理论和现实意义。由于实际系统存在复杂 性、非线性、时变形、不确定性等因素,无法获得精确的数学模型,传统的控制理论已经不能 满足工业发展的要求,所以先进控制理论得以提出和发展。神经网络控制是智能控制的一 个新的分支,为解决复杂的非线性、不确定、不确知系统的控制问题开辟了新途径。径向基函数(RBF)神经网络模拟了人脑中局部调整、相互覆盖接受域的神经网络 结构,它具有单隐层的三层前馈网络,隐层作用函数采用高斯基函数,RBF网络是局部逼近 的神经网络,理论上只要足够多的神经元,RBF神经网络能以任意精度逼近任意连续函数。 RBF网络由输入到输出的映射是非线性的,而隐层空间到输出空间的映射是线性的,因此采 用RBF网络可大大加快学习速度并避免局部极小问题,适合于APF实时控制的要求。滑模变结构控制是变结构控制系统的一种控制策略。这种控制策略与常规控制的 根本区别在于控制的不连续性,即一种使系统“结构”随时间变化的开关特性。该控制特性 可以迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动,即所谓的“滑 模运动”。这种滑模运动是可以设计的,且与系统的参数及干扰无关。这样,处于滑模运动 的系统就具有很好的鲁棒性。自适应RBF神经滑模控制是滑模控制、RBF神经网络控制及自适应控制的有机结 合,综合了各种控制的优点,是一种解决参数不确定系统控制问题的新型控制策略,提高 了系统的综合性能。近年来,自适应RBF神经网络控制理论取得了一系列的重要进展,由于 该方法具有良好的精确性,鲁棒性和自适应性,在工程上具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术涉及一种利用自适应RBF神经滑模控制器来实现对三相并联型有源电力 滤波器的控制,通过产生补偿电流实现对电网中谐波电流的抵消,提高电网的电能质量。该 控制器将切换函数作为RBF神经网络的输入,滑模控制器作为RBF神经网络的输出,利用神 经网络的学习功能,实现单输入单输出的神经滑模控制,提高了系统的稳定性和鲁棒性。本专利技术解决技术所采用的技术方案是三相并联型有源电カ滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,包括以下步骤1)建立被控对象三相并联型有源电カ滤波器的数学模型本文档来自技高网
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【技术保护点】
三相并联型有源滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,其特征在于:包括以下步骤:?1)建立被控对象三相并联型有源电力滤波器的数学模型?其中,x1=ic为补偿电流,为时变函数,为常数项,为干扰项,g(t)为开关函数,?t——时间?r——电源到有源电力滤波器交流侧电感之间的等效电阻?L——有源电力滤波器的交流侧电感?Vdc——直流侧电容电压?Vs——三相电网电压?2)设计RBF神经滑模控制器,包括如下步骤,?2?1)将切换函数s(t)作为RBF神经网络的输入,设计切换函数其中,e(t)=i*c?ic为指令信号和补偿电流的误差,i*c为指令电流,β为滑模面参数;?2?2)将滑模控制器作为RBF神经网络的输出,输出控制率u(t)为:?式中,m—RBF神经网络隐层神经元个数?wk——RBF神经网络的权值向量?ck——RBF神经网络的中心向量?bk——RBF神经网络的基宽参数?2?3)选取自适应律,为RBF神经网络提供权值变换规则,具体为:使根据梯度下降法,自适应率为,?RBF神经网络的权值的梯度变化为?其中,γ=a·η,η——调节权值自适应律的学习速率,η∈[0,1]?α——权值的梯度下降法变化中的动量因子,α∈[0,1]?2?4)利用RBF神经网络的学习功能,实现控制器对开关函数g(t)的逼近,从而控制滤波器主电路开关的通断,产生与谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流,抵消谐波。?FDA00002775293600011.jpg,FDA00002775293600012.jpg,FDA00002775293600013.jpg,FDA00002775293600014.jpg,FDA00002775293600015.jpg,FDA00002775293600016.jpg,FDA00002775293600017.jpg,FDA00002775293600018.jpg,FDA00002775293600019.jpg,FDA00002775293600021.jpg,FDA00002775293600022.jpg,FDA00002775293600023.jpg,FDA00002775293600024.jpg...

【技术特征摘要】
1 〔相并联型有源滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,其特征在于包括以下步骤I)建立被控对象三相并联型有源电力滤波器的数学模型2.根据权利要求1所述的三相并联型有源滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,其特征在于所述步骤1)中开关函数g (t)定义为g(t)={1 QN=1 0 QN=0 QN指示绝缘栅双极型晶体管IGBT的工作状态,导通为1,关断为0。3.根据权利要求1所述的三相并联型有源滤波器的自适应RBF神经滑模控制方法,其特征在于所述步骤2)中滑模控制器控制效果的判断方式为假设存在理想的RBF神经网络权值向量w使得存在理想控制率u(t)逼近最优控制率 Ueq (t),两者的误差小于ε,...

【专利技术属性】
技术研发人员:王哲费峻涛
申请(专利权)人:河海大学常州校区
类型:发明
国别省市:

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