一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明具體地公開(kāi)了一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法，該方法首先建立三相APF切換系統(tǒng)的誤差模型，基于Lyapunov穩(wěn)定性定理和凸集理論，為考慮飽和限幅的三相APF找到了一種新的、保守型更小的穩(wěn)定性判據(jù)。然后將得到的切換控制算法和空間電壓矢量控制算法相結(jié)合，根據(jù)三相電源電壓構(gòu)成的空間電壓矢量圖及波形圖，將三相電源電壓分成六個(gè)扇區(qū)，再根據(jù)凸組合穩(wěn)定條件，在每個(gè)扇區(qū)內(nèi)設(shè)定能夠滿足二次穩(wěn)定條件的開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)組合，并為系統(tǒng)選取共同的李亞普諾夫(Lyapunov)函數(shù)，在滿足條件的子系統(tǒng)組合中選取使得Lyapunov函數(shù)導(dǎo)數(shù)最小的子系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體公開(kāi)了一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電力電子裝置越來(lái)越多的用于工業(yè)和人們的日常生活中，它在給人們帶來(lái)利益和方便的同時(shí)，也給電網(wǎng)帶來(lái)了越來(lái)越嚴(yán)重的諧波污染問(wèn)題。而電力系統(tǒng)諧波含量是衡量電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。有源電力濾波器能夠動(dòng)態(tài)的治理各次諧波，因而成為了諧波濾除的發(fā)展方向。目前的研究重點(diǎn)主要集中于有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、控制策略、補(bǔ)償特性、諧波抑制、諧波檢測(cè)方法和控制器設(shè)計(jì)，對(duì)穩(wěn)定性問(wèn)題涉及較少。
[0003]在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》2009，24(7):164-170公開(kāi)了一篇關(guān)于“有源電力濾波器預(yù)測(cè)電流控制及穩(wěn)定性分析”的文章，該文章通過(guò)Lyapunov函數(shù)分析參考電流預(yù)測(cè)算法的穩(wěn)定性，根據(jù)SVPWM調(diào)制的APF閉環(huán)傳遞函數(shù)分析SVPWM部分穩(wěn)定性。根據(jù)SVPWM調(diào)制的APF閉環(huán)傳遞函數(shù)分析了 SVPWM部分的穩(wěn)定性。
[0004]在《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2008，28 (6):43-48公開(kāi)了一篇關(guān)于“混合型并聯(lián)有源電力濾波器的穩(wěn)定性”的文章，該文章重點(diǎn)研究了系統(tǒng)延時(shí)、電網(wǎng)電感和無(wú)源濾波器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
[0005]在文獻(xiàn)《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2008, 28 (18):54_60公開(kāi)了一篇關(guān)于“并聯(lián)混合型有源電力濾波器穩(wěn)定性及控制方法”的文章，該文章提出一種同時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流和電源電壓來(lái)控制APF輸出電流的控制方案，該控制方案可以使系統(tǒng)變穩(wěn)定，并且具有理想的補(bǔ)償效
果O
[0006]另外，許多文獻(xiàn)對(duì)APF采用切換系統(tǒng)的理論進(jìn)行控制策略的研究。為系統(tǒng)選取了共同的Lyapunov函數(shù)，找到了能夠保證系統(tǒng)二次穩(wěn)定的切換控制率。但是以上各個(gè)算法都沒(méi)有考慮飽和非線性對(duì)系統(tǒng)影響。
[0007]飽和非線性普遍存在于實(shí)際控制系統(tǒng)中，幾乎所有的實(shí)際控制系統(tǒng)的參數(shù)都有上下界限制，因此都會(huì)遇到飽和問(wèn)題，而它們之中的很多都屬于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)。通常飽和限制對(duì)于系統(tǒng)的影響也是相當(dāng)大的，它會(huì)使無(wú)狀態(tài)飽和時(shí)的穩(wěn)定系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，就狀態(tài)飽和而言，其主要影響形式有產(chǎn)生新的平衡點(diǎn)或極限環(huán)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明具體公開(kāi)了一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法，包括以下步驟:
[0011]步驟I建立三相有源電力濾波器切換系統(tǒng)誤差模型；
[0012]步驟2基于Lyapunov穩(wěn)定性定理和凸集理論，為考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器找到一種穩(wěn)定的切換控制算法；
[0013]步驟3將得到的切換控制算法和空間電壓矢量控制算法相結(jié)合，根據(jù)三相電源電壓構(gòu)成的空間電壓矢量圖及波形圖，將三相電源電壓分成六個(gè)扇區(qū)，再根據(jù)凸組合穩(wěn)定條件，在每個(gè)扇區(qū)內(nèi)設(shè)定能夠滿足二次穩(wěn)定條件的開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)組合，并為系統(tǒng)選取共同的李亞普諾夫(Lyapunov)函數(shù),在滿足條件的子系統(tǒng)組合中選取使得Lyapunov函數(shù)導(dǎo)數(shù)最小的子系統(tǒng)；
[0014]步驟4根據(jù)上述方法得到的控制規(guī)則，通過(guò)控制三相有源電力濾波器的開(kāi)關(guān)切換來(lái)精確跟蹤指令電流信號(hào)，降低逆變器的開(kāi)關(guān)損耗。
[0015]所述的步驟I中建立三相有源電力濾波器切換系統(tǒng)誤差模型的詳細(xì)過(guò)程如下:
[0016]根據(jù)三相有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),用Uk (k=a, b, c)表示電源電壓，isk(k=a, b, c)表示電源電流，iLk(k=a, b, c)表示負(fù)載電流，ick(k=a,b, c)表示APF的三相補(bǔ)償電流,Udc表
APF直流側(cè)電壓,R表不輸出電阻，L表不輸出電抗,C表不直流側(cè)電容,S1~S6分別代表APF 的 6 個(gè) IGBT ；
[0017]用Sk(k=a，b，c)表示開(kāi)關(guān)狀態(tài)，取值如下:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種新的考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟I建立三相有源電力濾波器切換系統(tǒng)誤差模型； 步驟2基于Lyapunov穩(wěn)定性定理和凸集理論，為考慮飽和限幅的三相有源電力濾波器找到一種穩(wěn)定的切換控制算法； 步驟3將得到的切換控制算法和空間電壓矢量控制算法相結(jié)合，根據(jù)三相電源電壓構(gòu)成的空間電壓矢量圖及波形圖，將三相電源電壓分成六個(gè)扇區(qū)，再根據(jù)凸組合穩(wěn)定條件，在每個(gè)扇區(qū)內(nèi)設(shè)定能夠滿足二次穩(wěn)定條件的開(kāi)關(guān)子系統(tǒng)組合，并為系統(tǒng)選取共同的李亞普諾夫函數(shù)，在滿足條件的子系統(tǒng)組合中選取使得Lyapunov函數(shù)導(dǎo)數(shù)最小的子系統(tǒng)；
步驟4根據(jù)上述方法得到的控制規(guī)則，通過(guò)控制三相有源電力濾波器的開(kāi)關(guān)切換來(lái)精確跟蹤指令電流信號(hào)，降低逆變器的開(kāi)關(guān)損耗。
2.如權(quán)利要求1所述的三相有源電力濾波器的控制方法，其特征在于:所述的步驟I中建立三相有源電力濾波器切換系統(tǒng)誤差模型的詳細(xì)過(guò)程如下: 根據(jù)三相有源電力濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用Uk (k=a, b, c)表示電源電壓，isk(k=a, b, c)表示電源電流，iLk(k=a，b，c)表示負(fù)載電流，ick(k=a, b, c)表示APF的三相補(bǔ)償電流，Udc表示APF直流側(cè)電壓，R表示輸出電阻，L表示輸出電抗，C表示直流側(cè)電容，S1~S6分別代表APF的6個(gè)IGBT ； 用Sk(k=a, b, c)表示開(kāi)關(guān)狀態(tài),取值如下:

3.如權(quán)利要求1所述的三相有源電力濾波器的控制方法，其特征在于:所述的步驟2所述的詳細(xì)過(guò)程如下: 對(duì)于考慮飽和限幅的三相APF的二次穩(wěn)定性，設(shè)定如下定理: 定理1:對(duì)于2≤m≤8，m表示子系統(tǒng)的個(gè)數(shù)，的如果存在一個(gè)凸組合λ = [λ1...λπ]τ以及一個(gè)主對(duì)角元素為負(fù)的行對(duì)角占優(yōu)矩陣G使得:

4.如權(quán)利要求1所述的三相有源電力濾波器的控制方法，其特征在于:步驟3所述的詳細(xì)過(guò)程如下: 由(9)式可得:
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK103618314SQ201310700038
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】程新功, 張夢(mèng)華, 張靜亮, 宗西舉, 任宏偉, 王成友, 李石清, 殷文月, 王玉真, 于明珠, 邵振振, 丁冬睿 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué), 山東貝格木德信息科技有限公司