基于非線性最優(yōu)預測控制的APF補償電流控制策略研究.pdf

1、并聯(lián)型有源電力濾波器(Shunt Active Power Filter, SAPF)的直流側一般采用電力電容器作為儲能元件。在控制有源電力濾波器補償電流快速跟蹤諧波電流的過程中，存在著線路電阻和開關損耗引起的有功損耗，可能導致直流母線電壓波動或出現欠壓現象，進而影響了補償電流跟蹤性能。因此，改善直流母線電壓的控制和有源電力濾波器補償電流控制，兩者良好的配合將直接關系到該系統(tǒng)對諧波電流的實時跟蹤特性，對提高有源電力濾波器的整體性能有著決

2、定性的作用。
　　本文著重于APF的補償電流控制方法研究，滯環(huán)電流控制雖是非線性控制的代表，硬件易于實現，但其開關頻率不固定，導致?lián)p耗過高。針對電流控制這一問題，本文首先提出了一種基于預測控制的補償電流控制方法，預測控制的基本思想是首先預測系統(tǒng)未來的輸出狀態(tài)，再去確定當前時刻的控制作用。在預測控制中，優(yōu)化是反復進行的，即滾動優(yōu)化的含義。預測控制是先預測系統(tǒng)輸出，然后再進行控制，所以它具有預見性，并且具有開關頻率固定的優(yōu)勢。

3、　　預測控制雖然是解決系統(tǒng)延時、參數漂移等問題的有效途徑，但并未充分考慮到PWM整流器的非線性特性，本質上仍為線性控制方法。因此如何更好地解決此類問題就是研究的關鍵，在參考大量文獻的基礎上本文提出了一種新的預測控制算法，非線性最優(yōu)預測控制。其本質就是將基于微分幾何理論的非線性預測控制方法應用于有源電力濾波器中，其基本原理是利用泰勒展開得出下一控制周期的輸入電流值及其參考值，再根據某種性能指標計算出當前周期的控制量，從而有效地消除延遲帶來

4、的負面影響。為了進一步提高補償電流的跟蹤精度，將狀態(tài)變量和指令值的偏差作為目標方程，在性能指標中引入目標方程積分，得出一種新的非線性最優(yōu)控制律。并對非線性預測控制的本質進行詳細分析，解釋補償電流跟蹤效果優(yōu)越的重要原因。
　　為了驗證本文所提到的控制策略正確性以及優(yōu)越性，進行仿真和實驗，結果表明輸入電流為正弦量，功率因數高，畸變率小，暫態(tài)性能優(yōu)越，能有效補償延遲的影響。因此，良好的控制算法研究對改進APF系統(tǒng)性能有重大的理論與現實意