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模糊直接功率和LCL控制的有源滤波器

2021-04-30

随着现在工业技术的发展,电力系统中的非线性负荷增加[1]。因此,需要一个产生非正弦电流和电压补偿谐波的装置。并联有源电力滤波器(shuntactivepowerfilter:SAPF)作为一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置,它能对大小和频率都变化的谐波和无功功率进行动态补偿[2]。我们之所以采用F-DPC与传统的LCL滤波器结合控制是因为其控制策略每个采样周期内逆变器的切换,选择从交换表之间的误差的基础上的瞬时参考值,有功和无功功率测量或估计,而不需要电流控制回路或PWM调制元件的源极电压矢量的角度位置[3]。模糊控制器这种控制策略,直流电压侧电压的调节由一个控制器来控制有功功率和与单位功率因数是通过获得施加了无功功率为零[4]。仿真结果证实F-DPC和LCL复合控制的优越性,线电流非常接近正弦波和使用模糊控制器实现良好的直流母线电压调节。在短暂的状态很好地抑制的非线性负载谐波和无功补偿,改善了电能的质量。1并联有源滤波器控制仿真原理三相有源电力滤波器的仿真原理如图1所示,连接的电压源逆变器和LCL滤波器作为非线性负载补偿。这种方法可以无功有功补偿和消除谐波成分。LCL滤波模块利用KVL方程求解,以其中一相为例,如公式1所示。(1)其中,uia为逆变器输出电压,usa为电网电压,ia为滤波器输出电流,R为电感的等效电阻。DPC控制模块仿真原理如图2所示。该控制器由模糊控制,有功功率控制和无功功率控制,滞环比较器,电压矢量最优开关表。DPC规则转换表,其输入端包括一个60的扇区信息,由电源电压角度的装置确定。为了实现SAPF在闭环控制算法,直流侧电容电压反馈,然后和参考电压比较,将得到的误差信号=Vref-Vdc和误差信号的变化c(n)=(n)-(n-1)。模糊控制器的输出的限制后的电流Imax的值与参考电压Vdc乘积是功率参考值Pref。模糊控制器包括3个部分:模糊化,模糊规则,和解模糊[3]。从输入到结论的推理,在把所有规则作用的结果聚集转换成模糊化输出输入条件。模糊规则包括提供模糊化操作的输入的信息和输出隶属函数组成。解模糊是用来模糊输出转换成控制信号。根据测量的电压和电流,我们可以计算出瞬时有功功率和无功功率。(2)(3)直接功率控制是瞬时有功和无功功率保持在所需的频带。这种控制是基于两个迟滞比较器作为输入。瞬时有功和无功功率的误差都被反馈到两个迟滞比较器中,其输出(dp和dq)被设置为1时,它的控制变量(p或q)或0的时候,要增加其输出瞬时有功和无功功率的误差控制变量应保持不变或下降。选择一个最佳的切换模式,根据的测定dp和dq值后确定电压矢量的位置。2仿真结果分析在Matlab/Simulink中建模仿真研究。由SAPF实现三相电力系统与电源电压220V和电流的谐波电流和无功功率补偿的补偿,非线性负载为R-L负载。在仿真中电路参数为:基频f=50Hz,交流供给电压V=220V,交流电源负载R=0.1,L=0.16mH,整流桥负载R=8,L=25mH,有源滤波器电感Lf=0.67mH,APF中电容Cdc=2300F。补偿后a相的FFT分析仿真结果如图3所示。结果表示此复合控制方法可行性。3结论F-DPC和LCL控制技术应用于并联型APF,结果表明这种复合控制的效果理想,对非线性负载的谐波补偿,控制效果好,提高了电能质量,在有源电力滤波器中此改进的模糊直接控制技术可以替代传统控制技术。

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