久久88香港三级台湾三级中文-久久91-久久91精品国产91久-久久91精品国产91久久-久久91精品国产91久久户

  • 頭條應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制研究綜述
    2019-06-25 作者:蔣正榮、劉云波等  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
    分享到:
    導(dǎo)語北方工業(yè)大學(xué)電氣與控制工程學(xué)院的研究人員蔣正榮、劉云波等,在2019年第1期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出,有源電力濾波器(APF)是治理電網(wǎng)諧波污染的有效手段,重復(fù)控制由于能夠?qū)χ芷谛缘膮⒖夹盘?hào)實(shí)現(xiàn)無差跟蹤,而被廣泛地應(yīng)用到APF中。傳統(tǒng)的重復(fù)控制由于存在著一個(gè)基波周期的延時(shí)而使得其動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢,不能及時(shí)跟蹤指令電流,影響使用效果,因此,本文從不同方面介紹了重復(fù)控制的改進(jìn),以達(dá)到更優(yōu)的補(bǔ)償效果,并簡單說明了各種方法的可取與不足之處,最后對改進(jìn)后重復(fù)控制仍存在的問題進(jìn)行說明。

    近些年來,隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,越來越多的電力電子裝置被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中,但其中一些裝置由于具有非線性和時(shí)變性,因而帶來了不利影響:一方面產(chǎn)生諧振危及電網(wǎng)安全,另一方面影響電能質(zhì)量,降低工業(yè)生產(chǎn)的效益,不利于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

    有源電力濾波器是治理諧波的一種有效工具,也是目前我國解決電能質(zhì)量污染日益嚴(yán)重狀況的有效措施。它通過向電網(wǎng)內(nèi)注入與諧波大小相等、方向相反的電流而達(dá)到消除諧波的效果。在主電路拓?fù)湟鸦敬_定的情況下,它的性能主要取決于所采用的控制算法。重復(fù)控制是一種基于內(nèi)模原理的控制算法,它能夠?qū)χ芷谛缘膮⒖夹盘?hào)實(shí)現(xiàn)精確跟蹤,并且具有結(jié)構(gòu)簡單,易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于有源電力濾波器中。

    本文首先介紹了重復(fù)控制的基本原理,講述了其能夠?qū)崿F(xiàn)無差跟蹤的原因,然后描寫了近些年國內(nèi)外專家學(xué)者對應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制的研究與改進(jìn),最后提出了它的不足之處及需要改進(jìn)的地方。

    1 重復(fù)控制基本原理(略)

    控制理論中的內(nèi)模原理是重復(fù)控制的基本思想 (IMP),即把作用于系統(tǒng)的外部信號(hào)的動(dòng)力學(xué)模型嵌入控制器來構(gòu)成一個(gè)高精度的反饋控制系統(tǒng)。“內(nèi)模”就是這個(gè)外部信號(hào)的動(dòng)力學(xué)模型。重復(fù)控制策略從提出至今,隨著研究的深入,其控制器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)也更加符合控制系統(tǒng)的要求,應(yīng)用于有源電力濾波器的重復(fù)控制系統(tǒng)主要由幾個(gè)部分組成:重復(fù)信號(hào)發(fā)生器(內(nèi)模)、周期延時(shí)環(huán)節(jié)Z◆N、補(bǔ)償器C(z)、以及逆變器的數(shù)學(xué)模型P(z)。圖3展示了一個(gè)完整的重復(fù)控制框圖。

    應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制研究綜述

    圖3 重復(fù)控制系統(tǒng)整體框圖

    2 重復(fù)控制改進(jìn)

    由前文可以看出,重復(fù)控制器結(jié)構(gòu)簡單,穩(wěn)態(tài)性能極佳,非常適合跟蹤或抑制周期輸入或擾動(dòng)。內(nèi)模是重復(fù)控制的核心,也是提高控制性能的關(guān)鍵。經(jīng)典內(nèi)模在各諧波頻率處都具有高增益,可補(bǔ)償各次諧波。但它的一個(gè)弊端是存在延時(shí),重復(fù)控制器在一個(gè)基波周期后才開始動(dòng)作,幾個(gè)周期后才可能達(dá)到效果,而在這一段時(shí)間內(nèi),電網(wǎng)質(zhì)量不能得到妥善的解決。因此,需要進(jìn)一步完善傳統(tǒng)重復(fù)控制。

    2.1 選擇性重復(fù)內(nèi)模

    為了縮短延遲時(shí)間,避免無諧波頻段的測量及對干擾噪聲產(chǎn)生放大的不利影響,改進(jìn)后能夠?qū)崿F(xiàn)部分次諧波的補(bǔ)償?shù)摹斑x擇性重復(fù)控制內(nèi)模”不斷涌現(xiàn)。文獻(xiàn)[8]提出了補(bǔ)償特定次諧波的內(nèi)模,如圖4所示,為確保有選擇性的補(bǔ)償,在前饋路徑上加裝了DFT濾波器,超前相位則能夠在設(shè)計(jì)階段由Na(經(jīng)穩(wěn)定性分析得到的超前步數(shù))進(jìn)行調(diào)整。盡管有帶寬限制,這種控制方式也能夠?qū)x定的波次進(jìn)行完全補(bǔ)償。

    應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制研究綜述

    圖4 補(bǔ)償特定次諧波的內(nèi)模

    在平衡的三相系統(tǒng)中,由于對稱,所以只存在奇次諧波。針對這種情況,文獻(xiàn)[9]提出了能夠補(bǔ)償奇次諧波的內(nèi)模,如圖5所示,通過嵌入重復(fù)控制器,在離散域內(nèi)對周期性的奇次諧波電流進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。這種方法在不必要的頻率處不會(huì)產(chǎn)生很高的增益,因此也改善了魯棒性,并且將延遲時(shí)間縮短至1/2個(gè)基波周期。文獻(xiàn)[10]在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步引入了遺忘因子Kf,通過增加阻尼來提高控制器的魯棒性。

    應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制研究綜述

    圖5 補(bǔ)償奇次諧波的內(nèi)模

    文獻(xiàn)[11]進(jìn)一步提出了包含零點(diǎn)的能夠補(bǔ)償奇次諧波的內(nèi)模。在反饋環(huán)節(jié)中引入修正,該修正能夠在每兩個(gè)極點(diǎn)中都引入一個(gè)零點(diǎn),從而改善了整個(gè)系統(tǒng)的選擇特性,進(jìn)一步提高了增益,補(bǔ)償靈敏度也有所提高。文獻(xiàn)[12]針對三相整流電路產(chǎn)生的諧波包括6k+1的正序量和6k◆1的負(fù)序量這一特點(diǎn),提出了dq坐標(biāo)系下的選擇性內(nèi)模,用于補(bǔ)償上述諧波,該內(nèi)核結(jié)構(gòu)簡單,易于設(shè)計(jì),控制延時(shí)時(shí)間更短,響應(yīng)速度更快。文獻(xiàn)[13]進(jìn)一步提出了補(bǔ)償nk±m(xù)次諧波的內(nèi)模,與傳統(tǒng)內(nèi)模相比,可以選擇性的補(bǔ)償任意次諧波,并且占用更少的數(shù)據(jù)存儲(chǔ),誤差的收斂速度也很快,但內(nèi)模結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

    2.2 非整數(shù)延時(shí)內(nèi)模的實(shí)現(xiàn)

    由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要,數(shù)字重復(fù)控制中系統(tǒng)的采樣頻率和參考信號(hào)基波周期頻率的比值需要是一個(gè)整數(shù)。而在實(shí)際情況中,當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化而采樣頻率固定不變時(shí),就可能使得比值不再為整數(shù),如果再簡單的取整,就將會(huì)使得重復(fù)控制的穩(wěn)態(tài)性能得不到保證。因此,近些年來,學(xué)者們開始研究適用于變頻系統(tǒng)的重復(fù)控制器。

    文獻(xiàn)[14]中提出了補(bǔ)償6k±1次諧波的內(nèi)模,如圖6所示,當(dāng)內(nèi)模的N/6拍延時(shí)不為整數(shù)時(shí),在每個(gè)延遲環(huán)節(jié)增加一個(gè)分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器(FIR-FD),通過拉格朗日插值法來計(jì)算濾波器的參數(shù),但該內(nèi)模的性能受系統(tǒng)參數(shù)的影響會(huì)很大,魯棒性變差。文獻(xiàn)[15]進(jìn)一步將其應(yīng)用到并網(wǎng)逆變器中,將基于拉格朗日插值法的濾波器應(yīng)用于內(nèi)模中,根據(jù)電網(wǎng)頻率的波動(dòng)情況快速調(diào)整濾波器參數(shù),從而使數(shù)字濾波器能夠逼近非整數(shù)延時(shí)環(huán)節(jié),最終使系統(tǒng)達(dá)到理想重復(fù)控制的精確跟蹤,降低了THD。

    應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制研究綜述

    圖6 改進(jìn)補(bǔ)償6k±1次諧波的內(nèi)模

    文獻(xiàn)[16]提出了一種具有頻率適應(yīng)性的分?jǐn)?shù)階重復(fù)控制內(nèi)模,固定采樣頻率,只通過線性插值法將其非整數(shù)延時(shí)環(huán)節(jié)近似成一些整數(shù)延時(shí)環(huán)節(jié)的和,最終成功的適應(yīng)了頻率的變化。文獻(xiàn)[17]提出一種并聯(lián)通用內(nèi)模,并在它的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出頻率自適應(yīng)的復(fù)合重復(fù)控制(FACRCS),該內(nèi)模能夠縮短延時(shí)時(shí)間,從而顯著提高動(dòng)態(tài)特性,還能夠適應(yīng)電網(wǎng)頻率變化,電流跟蹤精度高,補(bǔ)償效果好。

    2.3 負(fù)反饋內(nèi)模

    重復(fù)控制被提出的初期,所使用的內(nèi)模都是正反饋,而正反饋結(jié)構(gòu)在無論是補(bǔ)償奇次諧波還是偶次諧波都有不足之處:可能會(huì)改變相移,這就需要額外的添加濾波器來解決,因此使得設(shè)計(jì)成本增加,文獻(xiàn)[18]提出用帶負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的重復(fù)控制來補(bǔ)償諧波,它適用于在某些電力系統(tǒng)中來補(bǔ)償奇次諧波。

    圖7展示了正反饋和負(fù)反饋的對比,可以看出,由于負(fù)反饋只以奇數(shù)次諧波為指令信號(hào),因此具有延時(shí)短的優(yōu)點(diǎn),并且需要更少的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間,成本也相應(yīng)降低。文獻(xiàn)[19]同樣使用了負(fù)反饋來消除奇次諧波,通過增加補(bǔ)償器來彌補(bǔ)由于延時(shí)環(huán)節(jié)帶來的相移,近似達(dá)到零相移,因而具有跟蹤誤差低的特點(diǎn)。

    應(yīng)用于有源電力濾波器中的重復(fù)控制研究綜述

    圖7 正負(fù)反饋及奇點(diǎn)對比圖

    2.4 模擬形式內(nèi)模

    隨著專家學(xué)者們對重復(fù)控制內(nèi)模研究的深入,它已不局限于僅僅用數(shù)字方式來實(shí)現(xiàn),模擬方式也開始嶄露頭角,文獻(xiàn)[18]首次提出了用電感器和電容器組合而成的模擬集成電路(IC)來實(shí)現(xiàn)延遲,它又被叫做低噪聲斗鏈?zhǔn)窖舆t(BBD),它很容易調(diào)節(jié)到精確的延時(shí),并且有很高的信噪比,在延時(shí)過程中,精度也不會(huì)丟失。

    3 復(fù)合控制

    為了使重復(fù)控制發(fā)揮更好的作用,越來越多的學(xué)者們選擇把它與其他控制方式關(guān)聯(lián)起來,共同應(yīng)用于有源電力濾波器中。

    文獻(xiàn)[20]將重復(fù)控制與無差拍控制結(jié)合,修正由無差拍產(chǎn)生的控制偏差,從而得到下一拍的輸出電壓,應(yīng)用滯環(huán)控制策略與雙滯環(huán)控制思想解決重復(fù)控制動(dòng)態(tài)性能差的問題。文獻(xiàn)[21]提出了帶積分狀態(tài)反饋與重復(fù)控制相結(jié)合的輸出電壓控制方案,兼顧了動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度。

    文獻(xiàn)[22]采用有源阻尼與復(fù)合式重復(fù)控制相結(jié)合的控制策略,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定且穩(wěn)態(tài)精度高的情況下,給出了復(fù)合重復(fù)控制的最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)方案。文獻(xiàn)[23-25]將重復(fù)控制與PI控制并聯(lián)應(yīng)用于有源電力濾波器中,當(dāng)指令電流突變時(shí),首先由PI控制率先響應(yīng),跟蹤指令,隨后重復(fù)控制發(fā)揮作用,消除穩(wěn)態(tài)誤差,既發(fā)揮了重復(fù)控制穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點(diǎn),又發(fā)揮了PI控制動(dòng)態(tài)速度快的優(yōu)點(diǎn)。該復(fù)合控制也是目前常用的一種控制策略。

    結(jié)論

    重復(fù)控制在跟蹤周期性的諧波中已被證明是一種十分有效的方法。隨著研究的深入,它的固有缺點(diǎn)(存在一個(gè)基波周期的延時(shí))已被改善,但仍然有一些尚未解決的問題,具體如下:

    1)最新研究可將延遲周期縮短為1/6個(gè)基波周期,但這也導(dǎo)致了控制系統(tǒng)過度復(fù)雜,不易實(shí)現(xiàn)。

    2)當(dāng)電網(wǎng)頻率快速波動(dòng)時(shí),濾波器參數(shù)不能及時(shí)響應(yīng),可能造成數(shù)字濾波器的非整數(shù)延時(shí)環(huán)節(jié)不精確,影響補(bǔ)償效果。

    3)在與其他方式并用時(shí),由于兩個(gè)調(diào)節(jié)器之間動(dòng)態(tài)響應(yīng)該速度的差異性,使得重復(fù)控制在初始延遲時(shí)間內(nèi)不動(dòng)作,隨后產(chǎn)生干擾控制量,使電網(wǎng)電流畸變。

主站蜘蛛池模板: 国产日韩精品欧美一区视频 | 亚洲视频在线观看免费 | 十六以下岁女子毛片免费 | 国产精品搭讪系列在线观看 | 国产91精品在线观看 | 午夜老司机永久免费看片 | 久草视频福利资源站 | 国产精品视频一区二区三区不卡 | 国产最新精品2020好看的 | 久久全国免费久久青青小草 | 草草免费视频 | 国产精品日日做人人爱 | 制服丝袜 自拍偷拍 | 东莞毛片 | 免费中文字幕不卡视频 | 日本久久影视 | 国产五月色婷婷六月丁香视频 | 国产精品亚洲一区在线播放 | 午夜爱爱毛片xxxx视频免费看 | 免费国产黄 | 亚洲经典一区二区三区 | 国产一区二区在线看 | 尤物精品视频在线观看 | 中文字幕在线视频不卡 | 国产精品成人观看视频网站 | 一级特黄视频 | 亚洲区欧美| 你懂得2019在线观看网站 | 免费国产h视频在线观看86 | 日韩欧美精品综合久久 | 波多野吉衣一区二区三区四区 | 国产精品宾馆在线精品酒店 | 成人免费无遮挡做性视频 | 8090成人午夜精品 | 久久国产视屏 | 日本免费大片免费视频 | 亚洲一区二区观看 | 色婷婷影视 | 免费看色片 | 国产激情一区二区三区在线观看 | 亚洲热热久久九九精品 |