基于觀測器理論的選次諧波檢測與補償.pdf

1、近年來電網(wǎng)諧波污染日益嚴重，諧波的研究和治理受到了國內(nèi)外的高度重視。為了實現(xiàn)諧波的選次、精確補償，本文分別對諧波檢測和有源電力濾波器(APF)的控制策略兩部分內(nèi)容進行了研究。首先，觀測器理論運用在諧波檢測領(lǐng)域的研究，國內(nèi)外學者才剛開始涉及。本文提出了一種基于觀測器理論的新型諧波電流檢測方法，實現(xiàn)了指定次諧波的快速、精確檢測，為諧波檢測提供了一種新的思路;其次，工業(yè)過程中環(huán)境干擾給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)帶來很大的不確定性，按照理想模型設(shè)計的最優(yōu)控

2、制器在此情況下難以保持最優(yōu)。本文設(shè)計了一種自適應(yīng)的模型預測控制方法，能夠計算出電路參數(shù)變化給系統(tǒng)模型帶來的偏差，在等效的實際電路模型上實現(xiàn)逆變器的精確電流跟蹤;最后，結(jié)合兩部分內(nèi)容研究了APF的選次諧波補償策略，并完成了仿真驗證和實驗調(diào)試。具體的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:
　　提出了一種基于觀測器理論的新型電流諧波在線檢測方法。首先，負載電流可以看做是由基波和前n次諧波分量之和組成的，因此該方法將待測電流寫成傅里葉級數(shù)的形式，將電流通

3、過一個積分環(huán)節(jié)構(gòu)成一個動態(tài)系統(tǒng)。然后，將基波和諧波參數(shù)作為狀態(tài)量，建立狀態(tài)方程，設(shè)計觀測器將指定次諧波參數(shù)在線檢測出來，利用Lyapunov定理和Lasalle不變集原理證明了觀測器的收斂性。最后，將觀測器方程離散化，得到了每個控制周期諧波檢測的控制律。該方法不僅可以用于單相電路，還可以用于三相電路中每一相的諧波檢測;與傳統(tǒng)瞬時無功功率相比，不僅可以檢測總諧波電流，而且可以檢測指定頻次諧波分量;與FFT方法相比，檢測諧波具有準確性;與神

4、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)預測算法以及Ip-Iq算法相比，當電流發(fā)生突變時，本方法諧波檢測速度更快，具備很好的動態(tài)性能;另外，本方法對噪聲具有很好的抗干擾性。仿真結(jié)果論證了以上特性。
　　設(shè)計了一種自適應(yīng)的模型預測控制方法解決逆變器的電流跟蹤問題。這種方法通過計算電路參數(shù)變化給控制模型帶來的偏差，建立等效的實際電路模型，為實現(xiàn)精確的電流跟蹤打下了基礎(chǔ)。這種觀測偏差的算法簡單，能夠在線、迅速地進行參數(shù)辨識。仿真結(jié)果驗證了本方法對電路參數(shù)辨識的準確

5、性較好、響應(yīng)迅速。在全橋逆變器的電流跟蹤控制中，結(jié)合參數(shù)偏差消除的自適應(yīng)原理，使用模型預測控制方法實現(xiàn)了電流的精確跟蹤。仿真分析證明使用自適應(yīng)的模型預測控制方法比僅僅使用模型預測控制具有更精確的跟蹤效果、跟蹤誤差小，同時能夠快速地應(yīng)對負載變化、動態(tài)性能好，計算時間少。
　　實現(xiàn)了APF的選次諧波補償。首先闡述了諧波電流檢測和補償?shù)膶崿F(xiàn)原理，通過單相諧波補償?shù)姆抡娣治?，直觀的驗證了所提方法對選次諧波補償、諧波補償程度能夠單獨設(shè)置、各