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模糊直接功率和LCL控制的有源濾波器

2021-04-30

隨著現在工業技術的發展,電力系統中的非線性負荷增加[1]。因此,需要一個產生非正弦電流和電壓補償諧波的裝置。并聯有源電力濾波器(shuntactivepowerfilter:SAPF)作為一種動態抑制諧波和補償無功的電力電子裝置,它能對大小和頻率都變化的諧波和無功功率進行動態補償[2]。我們之所以采用F-DPC與傳統的LCL濾波器結合控制是因為其控制策略每個采樣周期內逆變器的切換,選擇從交換表之間的誤差的基礎上的瞬時參考值,有功和無功功率測量或估計,而不需要電流控制回路或PWM調制元件的源極電壓矢量的角度位置[3]。模糊控制器這種控制策略,直流電壓側電壓的調節由一個控制器來控制有功功率和與單位功率因數是通過獲得施加了無功功率為零[4]。仿真結果證實F-DPC和LCL復合控制的優越性,線電流非常接近正弦波和使用模糊控制器實現良好的直流母線電壓調節。在短暫的狀態很好地抑制的非線性負載諧波和無功補償,改善了電能的質量。1并聯有源濾波器控制仿真原理三相有源電力濾波器的仿真原理如圖1所示,連接的電壓源逆變器和LCL濾波器作為非線性負載補償。這種方法可以無功有功補償和消除諧波成分。LCL濾波模塊利用KVL方程求解,以其中一相為例,如公式1所示。(1)其中,uia為逆變器輸出電壓,usa為電網電壓,ia為濾波器輸出電流,R為電感的等效電阻。DPC控制模塊仿真原理如圖2所示。該控制器由模糊控制,有功功率控制和無功功率控制,滯環比較器,電壓矢量最優開關表。DPC規則轉換表,其輸入端包括一個60的扇區信息,由電源電壓角度的裝置確定。為了實現SAPF在閉環控制算法,直流側電容電壓反饋,然后和參考電壓比較,將得到的誤差信號=Vref-Vdc和誤差信號的變化c(n)=(n)-(n-1)。模糊控制器的輸出的限制后的電流Imax的值與參考電壓Vdc乘積是功率參考值Pref。模糊控制器包括3個部分:模糊化,模糊規則,和解模糊[3]。從輸入到結論的推理,在把所有規則作用的結果聚集轉換成模糊化輸出輸入條件。模糊規則包括提供模糊化操作的輸入的信息和輸出隸屬函數組成。解模糊是用來模糊輸出轉換成控制信號。根據測量的電壓和電流,我們可以計算出瞬時有功功率和無功功率。(2)(3)直接功率控制是瞬時有功和無功功率保持在所需的頻帶。這種控制是基于兩個遲滯比較器作為輸入。瞬時有功和無功功率的誤差都被反饋到兩個遲滯比較器中,其輸出(dp和dq)被設置為1時,它的控制變量(p或q)或0的時候,要增加其輸出瞬時有功和無功功率的誤差控制變量應保持不變或下降。選擇一個最佳的切換模式,根據的測定dp和dq值后確定電壓矢量的位置。2仿真結果分析在Matlab/Simulink中建模仿真研究。由SAPF實現三相電力系統與電源電壓220V和電流的諧波電流和無功功率補償的補償,非線性負載為R-L負載。在仿真中電路參數為:基頻f=50Hz,交流供給電壓V=220V,交流電源負載R=0.1,L=0.16mH,整流橋負載R=8,L=25mH,有源濾波器電感Lf=0.67mH,APF中電容Cdc=2300F。補償后a相的FFT分析仿真結果如圖3所示。結果表示此復合控制方法可行性。3結論F-DPC和LCL控制技術應用于并聯型APF,結果表明這種復合控制的效果理想,對非線性負載的諧波補償,控制效果好,提高了電能質量,在有源電力濾波器中此改進的模糊直接控制技術可以替代傳統控制技術。

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