有源電力濾波器模型預(yù)測控制策略研究

《有源電力濾波器模型預(yù)測控制策略研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、碩士學(xué)位論文有源電力濾波器模型預(yù)測控制策略研究StudyonModelPredictiveControlAlgorithmofActivePowerFilter作者：王曉瑩導(dǎo)師：周娟教授中國礦業(yè)大學(xué)二〇一五年五月中圖分類號TN713學(xué)校代碼10290UDC621.3密級公開中國礦業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文有源電力濾波器模型預(yù)測控制策略研究StudyonModelPredictiveControlAlgorithmofActivePowerFilter作者王曉瑩導(dǎo)師周娟申請學(xué)位工學(xué)碩士培養(yǎng)單位信電學(xué)院學(xué)科專業(yè)電氣工程研究方向電能質(zhì)

2、量控制答辯委員會主席戴鵬評閱人盲審二○一五年五月論文審閱認定書研究生王曉瑩在規(guī)定的學(xué)習(xí)年限內(nèi)，按照研究生培養(yǎng)方案的要求，完成了研究生課程的學(xué)習(xí)，成績合格；在我的指導(dǎo)下完成本學(xué)位論文,經(jīng)審閱，論文中的觀點、數(shù)據(jù)、表述和結(jié)構(gòu)為我所認同，論文撰寫格式符合學(xué)校的相關(guān)規(guī)定，同意將本論文作為學(xué)位申請論文送專家評審。導(dǎo)師簽字：年月日致謝在周娟教授的悉心指導(dǎo)下，本文得以順利完成，周老師嚴謹治學(xué)、平易近人的作風(fēng)令我欽佩。在碩士學(xué)習(xí)期間，周老師在學(xué)業(yè)和生活上都給予我無私的關(guān)懷、幫助和指引，讓我受益良多。在此，謹向我的導(dǎo)師致以深深地敬意和衷心

3、地感謝！感謝魏琛、劉馬隆、楚程媛、高超緒、高洋、楊擎等碩士研究生及杜少通博士三年來給予我的熱心幫助和誠懇建議；感謝鄭婉玉、陳映、王福均、甄遠偉等505實驗室的師弟、師妹，感謝你們對我的幫助和支持，你們是促使我進步的良師益友！感謝我的室友左海維、朱靖、吳嬌嬌，與你們一起的時光總是輕松快樂，謝謝你們與我共度這一段青春歲月，你們是我生命中彌足珍貴的美麗風(fēng)景。感謝李凱多年來的陪伴，你的愛與包容、信任與鼓勵讓我更堅強勇敢、更熱愛生活，讓我找到更好的自己，與你相知相伴是我莫大的幸福。感謝我摯愛的親人們，你們的關(guān)懷一路伴隨我成長，你們

4、的理解和支持是我最強大的后盾和最溫暖的寄托！摘要有源電力濾波器（ActivePowerFilter,APF）是解決供電系統(tǒng)諧波污染問題的有效措施，其中電流跟蹤控制是影響有源濾波系統(tǒng)補償性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文針對低壓供電系統(tǒng)，分別以兩電平和三電平APF為研究對象，對其電流控制策略展開研究。傳統(tǒng)的APF電流環(huán)控制通常以補償效果作為單一目標(biāo)，且多電平變流器空間矢量脈寬調(diào)制（SpaceVectorPulseWidthModulation,SVPWM）過程較復(fù)雜，本文采用無差拍模型預(yù)測控制（ModelPredictiveCont

5、rol,MPC）策略對APF進行多目標(biāo)控制。首先給出了兩電平APF無差拍模型預(yù)測控制器的設(shè)計方法，討論了電流跟蹤誤差范圍；采用價值函數(shù)分級優(yōu)化對控制器進行改進，在實現(xiàn)多目標(biāo)控制的同時，控制電流跟蹤誤差在一定范圍內(nèi)。參考三電平APF電流跟蹤誤差范圍的分析，給出適用于NPC（Neutral-PointClamped）結(jié)構(gòu)三電平APF的無差拍模型預(yù)測控制策略：設(shè)計價值函數(shù)對參考電流跟蹤偏差、中點電位偏移及平均開關(guān)頻率三個性能指標(biāo)進行綜合評價，以實現(xiàn)APF系統(tǒng)的多目標(biāo)控制；采用基于扇區(qū)判斷的價值函數(shù)分級優(yōu)化方法對傳統(tǒng)的MPC控制

6、策略進行改進，減小了計算量，簡化了價值函數(shù)的設(shè)計方法及矢量尋優(yōu)過程。針對無差拍模型預(yù)測控制對參數(shù)依賴性較強的問題，提出了重復(fù)無差拍控制與模型預(yù)測控制相結(jié)合的復(fù)合預(yù)測控制策略。對重復(fù)無差拍控制器進行了參數(shù)設(shè)計，分析了重復(fù)無差拍控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和對參數(shù)變化的適應(yīng)性。分析表明重復(fù)無差拍控制具有良好的穩(wěn)態(tài)性能和參數(shù)變化適應(yīng)性，模型預(yù)測控制動態(tài)響應(yīng)快、控制靈活，基于二者分別的優(yōu)勢，給出了復(fù)合預(yù)測控制的方法。對所采用的控制策略進行了仿真分析，仿真結(jié)果表明采用無差拍模型預(yù)測控制策略的兩電平APF能有效補償諧波電流，同時可兼顧降低平均

7、開關(guān)頻率，對負載波動有良好的適應(yīng)性，在此基礎(chǔ)上采用價值函數(shù)分級優(yōu)化控制，可有效約束電流跟蹤誤差，控制更靈活。與兩電平APF相比，將無差拍模型預(yù)測控制應(yīng)用于三電平APF中更具有優(yōu)勢，應(yīng)用無差拍模型預(yù)測控制的三電平APF可在較低的采樣頻率下實現(xiàn)電流的精確跟蹤和中點電位平衡，平均開關(guān)頻率更低，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)速度較快；基于扇區(qū)判斷的價值函數(shù)分級優(yōu)化策略能實現(xiàn)與傳統(tǒng)模型預(yù)測控制相近的控制效果，與后者相比算法更加簡單，更易于參數(shù)調(diào)節(jié)，該算法對負載波動適應(yīng)性較好，但電流跟蹤精度對主電路參數(shù)依賴性較大。復(fù)合預(yù)測控制系統(tǒng)具備良好的動、穩(wěn)態(tài)性

8、能，對負載波動有良好的適應(yīng)性，且在一定程度上改善了無差拍模型預(yù)測控制對參數(shù)依賴性大的缺點?；趦呻娖紸PF實驗平臺對所采用的無差拍模型預(yù)測控制策略進行了實驗研究，結(jié)果表明該方法能有效抑制諧波，動態(tài)響應(yīng)快，與傳統(tǒng)無差拍控制相比，同等控制精度下具有平均開關(guān)頻率較低的優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：有源電力濾波器；無差拍控制；預(yù)測控制；重復(fù)