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电流型有源滤波器指数趋近律滑模变结构控制

2021-04-09

随着电力电子技术的发展,煤矿生产中具有非线性和冲击性的负载越来越多,给供电系统带来的谐波污染也越来越严重,而且煤矿生产设备需要大量的无功功率,使系统的功率因数下降[1-2].有源滤波器(APF)兼有无功补偿和谐波滤波,进而抑制电压波动和闪变的功能[3].大多数APF结构采用电压型的逆变器,采取电流控制电压的控制方式,该方法有两个控制环,而且要求两个控制环的响应速度必须很好地协调[4-5].由于APF的基本原理是通过控制逆变器的注入电流来实现系统功能,因此采用电流型逆变器具有较好的电流控制能力和更高的可靠性.但由于采用常规电感储能时电流型逆变器直流侧损耗较大,目前应用相对较少.随着超导储能(SMES)技术的日渐成熟,特别是常温超导材料的不断进步,使SMES在电气领域具有更广阔的应用前景.而且,SMES具有较高的转换效率、动态响应快、调节性能好等优点,采用SMES线圈作为直流储能元件,使电流控制型逆变装置具有较强的吸引力[6-7].在系统控制方面,传统控制策略是采用比例积分(PI)控制及三角波调制或定时比较等方式相结合的控制方式,显著缺点是硬件系统较复杂且误差大、响应速度慢,补偿效果不理想.而且由于电力电子器件开关速度不变,相应补偿误差变化大[8].本文针对电流型APF,研究了一种指数趋近律滑模变结构控制策略,它具有响应速度快、稳定性能好和抑制外界的干扰等优点,系统控制效果良好.1电流型APF结构和原理电流型APF主电路见图1.该装置并联电流型变流器,超导储能线圈作为变流器直流侧储能元件,通过控制逆变器向公共连接点注入电流来实现无功补偿、有源滤波、抑制三相负载不平衡等功能.

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