基于有限控制集模型预测控制的SAPF的研究.pdfVIP

第 34卷 第2期 电工 电 能 新 技 术 Vo1．34，No．2 2015年 2月 AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergy Feb．2015 基于有限控制集模型预测控制的SAPF的研究 汪玉凤 ，周宏胭 ，刘存 国 ，孟 娜 (1．辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁 葫芦岛 125105； 2．国网辽宁省 电力有限公司阜新供电公司，辽宁 阜新 123000) 摘要：在并联型有源电力滤波器 (SAPF)动态补偿 电网谐波过程 中，为了快速准确地跟踪并补偿谐 波 电流 ，对基于中点箝位三 电平逆变器拓扑结构的SAPF进行 了分析 ，提 出一种有限控制集模型预 测控制策略。首先通过重复预测器对负载 电压和 电流进行超前两拍的预测，在此基础上利用p-q 理论计算出补偿电流超前两拍的参考值，然后根据参考电流值与补偿电流值之间的误差，运用有限 控制集模型预测控制器进行反馈校正和滚动优化。仿真及实验结果表明：采用该控制策略的SAPF 能有效降低 电网电流的总谐波畸变率，具有很好 的补偿效果和鲁棒性。 关键词 ：有限控制集；模型预测控制 ；p-q理论；三电平逆变器；并联型有源电力滤波器 中图分类号：TN713 文献标识码 ：A 文章编号：1003—3076(2015)02-0050-05 细分析。最后通过仿真及实验验证了该控制策略的 1 引言 有效性和可行性 ，证 明该控制策略可提高 SAPF的 目前 ，电流谐波治理的趋势是采用并联 型有源 补偿性能。 电力滤波器 (SAPF)。由于多 电平逆变器具有输 出 2 SAPF的拓扑结构 容量大 、适用于高压大功率场合 、在没有增加开关器 件负荷的基础上具有更多的电平数以及能有效降低 有源电力滤波器 (APF)是一种用于动态抑制谐 谐波畸变率等优点，被广泛应用在 SAPF的主 电路 波、补偿无功的新型电力 电子装置。图 1为并联 型 拓扑结构 中，其 中最常见 的是 中点箝位 式逆变 有源电力滤波装置 ，谐波源为非线性负载 ，由三相二 器 … 。 极管不可控整流桥外接 电感 。与电阻 ．串联 的阻 中点箝位多电平逆变器 的开关 函数组合 (控制 感性负载组成 。SAPF主 电路采用 中点箝位三电平 集)个数有限，可 以通过逆变器预测模型计算 出所 逆变结构 ，接电感 和电阻R后并人电网。系统的 有开关函数组合分别作用下的系统输 出，并选择使 控制部分主要由有限控制集模型预测控制器 、参考 所设计的系统优化 目标 函数最小 的开关函数组合作 电流计算模块以及重复预测器组成 。 用于逆变器。该优化控制方法即为有限控制集模型 3 有限控制集模型预测控制策略 预测控制 ，它具有动态响应速度快 、计算量小、易于 处理系统非线性和约束等优点，已经成为当前预测 3．1 逆变器的控制方法 控制领域的主要研究方向。 SAPF控制部分的核心是逆变器的控制 ，这里采 本文首先给出基于有限控制集模型预测控制的 用有限控制集模型预测控制器寻找出最优开关函数 SAPF的拓扑结构 ，然后具体研究 了有限控制集模型 组合作用于逆变器 ，从而使补偿 电流 i快速逼近参 预测控制器在中点箝位三电平逆变器中的控制原理 考电流。控制