基于模糊pi與重復控制的有源濾波器控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于模糊Pi與重復控制的有源濾波器控制方法，屬于電力電子應用技術。
【背景技術】
[0002]電力電子技術的發(fā)展與應用有效促進了現(xiàn)代工業(yè)化的進程，但同時也給電力系統(tǒng)帶來的嚴重的諧波污染問題。有源濾波器作為一種高效的電力電子設備，與傳統(tǒng)的無源濾波器相比，在諧波治理方面具有顯著的優(yōu)勢，將逐漸成為提高電能質量的主流產品。
[0003]常規(guī)有源濾波器的基本工作原理是從負載電流中提取諧波電流，由PI控制器驅動補償裝置產生與該諧波電流大小相等、方向相反的補償電流，以使得電網電流為標準基波電流，但是傳統(tǒng)PI控制器在跟蹤諧波電流時存在較大的跟蹤誤差，且負載波動時的動態(tài)響應性能亦不佳，無法實現(xiàn)有源濾波器的最佳補償效果。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是現(xiàn)有的有源濾波器中傳統(tǒng)PI控制器在跟蹤諧波電流時存在較大的跟蹤誤差，且負載波動時的動態(tài)響應性能亦不佳，無法實現(xiàn)有源濾波器的最佳補償效。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供如下技術方案:
所述基于模糊PI與重復控制的有源濾波器包括功率補償單元、相互并聯(lián)的模糊PI控制器和重復控制器，模糊PI控制器和重復控制器并聯(lián)后的輸入端接點與電網連接，其輸出端接點與功率補償單元的輸入端連接；通過模糊PI控制器與重復控制器的有機結合，實現(xiàn)了有源濾波器在補償諧波電流時快速無沖擊的動態(tài)響應與零跟蹤誤差的穩(wěn)態(tài)響應。
[0006]基于模糊PI與重復控制的有源濾波器控制方法包括以下步驟:
(a)電網電流中諧波電流作為輸入進入模糊PI控制器和重復控制器；
(b)所述模糊PI控制器利用模糊控制原理對其PI控制器參數(shù)進行在線修改，根據(jù)諧波參考電流的輸入誤差信號與模糊規(guī)則，自適應整定PI控制器參數(shù)；以實現(xiàn)有源濾波器在負載波動時的快速動態(tài)響應，且響應過程中無超調現(xiàn)象；
(C)所述模糊PI控制器驅動功率補償單元產生補償電流，將補償電流送回電網中；
(d)所述重復控制器根據(jù)內模控制原理，對周期性諧波參考電流的內模構造與控制對象的幅值進行相位補償；以實現(xiàn)有源濾波器在負載穩(wěn)態(tài)時的零跟蹤誤差；
(e)所述重復控制器驅動功率補償單元產生補償電流，將補償電流送回電網中。
[0007]具體地，所述模糊PI控制器由模糊控制器和PI控制器組成，使其具有強魯棒性；所述步驟(b)的具體實現(xiàn)過程為:所述模糊PI控制器根據(jù)參考電流誤差和誤差變化率的不同，結合模糊規(guī)則與模糊子集，應用推理算法得到PI控制系數(shù)的模糊量輸出，再經過解模糊算法，得到PI控制系數(shù)的精確量輸出。
[0008]具體地，所述模糊PI控制器在輸入輸出端口增加了比例因子，輸入輸出變量模糊集均分為 7 個語言值:{NB，NM, NS，ZO, PS, PM，PB}，論域均為:{-6，-5，-4，-3，-2，-1,0,1,2，3，4，5，6}，中間語言值采用三角形隸屬函數(shù)，語言值NB和PB分別采用Z和S形隸屬函數(shù)。
[0009]具體地，所述模糊PI控制器合成推理算法采用mamdani算法，解模糊算法采用最大隸屬度平均法。
[0010]具體地，步驟(d)包括內模環(huán)節(jié)、延時環(huán)節(jié)和補償環(huán)節(jié)三個部分；
所述內模環(huán)節(jié)為諧波參考電流的內模部分，根據(jù)諧波電流各個分量頻率均為基波電流的倍數(shù)，構造一個基波周期的任意次諧波電流的內模；
所述延時環(huán)節(jié)使控制輸出信號延時一個周期執(zhí)行；即本周期檢測到的誤差信息在下個周期才開始輸出，可做到等效超前；
所述補償環(huán)節(jié)用于補償被控對象的幅值和相位，使諧波參考流在中低頻段幅值無衰竭、相位無滯后，在高頻段迅速衰減；保證了重復控制器的穩(wěn)定性與補償精度。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
1、動態(tài)性能好，負載波動時:重復控制器由于響應時間滯后一個周期而不起作用，模糊PI控制器由于具有強魯棒性、響應速度快的優(yōu)點而迅速跟蹤負載變化，保證有源濾波器能夠迅速對負載諧波電流經行補償，且無超調無沖擊電流產生。
[0012]2、穩(wěn)態(tài)精度好，負載穩(wěn)定時:重復控制器由于對諧波電流無穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差而在復合控制器中起主導作用，保證有源濾波器對負載電流進行最佳精度補償，模糊PI控制器由于輸入跟蹤誤差小而在混合控制器中幾乎不起作用。
[0013]3、穩(wěn)定性高，模糊PI控制器的強魯棒性以及重復控制器內模與補償環(huán)節(jié)的合理設計均使得控制系統(tǒng)能夠大幅度偏離不穩(wěn)定區(qū)域，保證有源濾波器能夠長期穩(wěn)定運行。
[0014]4、安全性好，最佳動態(tài)與穩(wěn)態(tài)響應充分保證了系統(tǒng)的安全可靠性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明控制方法的復合控制框圖。
[0016]圖2為模糊PI控制器的控制框圖。
[0017]圖3為重復控制器的控制框圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0019]基于模糊PI與重復控制的有源濾波器包括功率補償單元、相互并聯(lián)的模糊PI控制器和重復控制器，模糊PI控制器和重復控制器并聯(lián)后的輸入端接點與電網連接，其輸出端接點與功率補償單元的輸入端連接；通過模糊自適應PI控制器與重復控制器的有機結合，實現(xiàn)了有源濾波器在補償諧波電流時快速無沖擊的動態(tài)響應與零跟蹤誤差的穩(wěn)態(tài)響應。
[0020]圖1所示為基于模糊PI與重復控制的有源濾波器復合控制系統(tǒng)框圖，通過模糊自適應PI控制器與重復控制器的有機結合，實現(xiàn)了有源濾波器在補償諧波電流時快速無沖擊的動態(tài)響應與零跟蹤誤差的穩(wěn)態(tài)響應；
電網電流中諧波電流作為輸入進入模糊PI控制器和重復控制器，模糊PI控制器利用模糊控制原理對PI控制器參數(shù)進行在線修改，根據(jù)諧波參考電流的輸入誤差信號與模糊規(guī)則，自適應