现代控制理论作业.docx

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现代控制理论在电气工程中的应用 ---------电能质量的控制 徐彪 (中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏徐州?221008) 摘要:随着现代控制理论和电力电子技术的快速发展,现代控制理论的各种控制方法在电 能质量控制中得到了广泛的应用,尤其是用于消除电网谐波的有源滤波器(APF)。本文我 们拿常用的并联型有源滤波器为例子,详细论述了自适应控制、变结构控制、反馈线性化 解耦控制、鲁棒控制、无源性控制以及重复控制在并联型有源滤波器中的应用,比较了了 各种控制算法的优点及不足。针对有源滤波器含有较多不确定因素及其补偿对象复杂多变 的特点,提出应用鲁棒性较好,对模型依赖性不强的控制方法和将不同的控制策略相互结 合,充分发挥各种控制策略优越性的解决思路。 关键词:现代控制理论;有源滤波器;谐波 Abstract:?With?modern?control?theory?and?the?rapid?development?of?power?electronics?technology, modern?control?theory,?various?control?methods?in?power?quality?control?has?been?widely?applied, especially?for?the?elimination?of?active?harmonic?filters?(APF)?.?In?this?paper?we?take?the commonly?used?shunt?active?filter?as?an?example,?discusses?in?detail?the?adaptive?control,?variable structure?control,?feedback?linearization?decoupling?control,?robust?control,?passive?control?and repetitive?control?of?shunt?active?filter?in?Application,?compare?the?various?advantages?and disadvantages?of?the?control?algorithm.?For?the?active?filter?compensation?with?many?factors?of uncertainty?and?the?characteristics?of?complex?objects,?proposes?the?application?is?robust,?the model?dependence?is?not?strong?control?methods?and?the?different?control?strategies?combined with?each?other,?give?full?play?to?the?Kinds?of?control?strategies?to?solve?the?superiority?of?ideas. Key?words:?modern?control?theory;?active?filter;?harmonics 引言 电能是现代文明的物质基础之一,随着各种非线性负载(如电力电子器件、电弧炉等) 的使用造成的谐波污染和无功需求量得增加不仅导致功率因数偏低,也会降低系统的效率, 产生电压波形畸变,增加输配电线路的线损和造成对周边通信线路的干扰[1]。因此,消除 谐波的污染以及补偿系统的无功缺额成为电能质量控制研究中的热点问题之一。传统的解 决方法是采用无源滤波器(PF)进行滤波和提高功率因数。但是?PF?的滤波特性固定,且易 与线路阻抗发生串/并联谐振等缺点,限制了它的广泛应用。近年来,有源滤波器(APF) 已经成为消除谐波、补偿负序、无功电流的有效手段,在低压电网中应经有相应的产品出 现。与?PF?相比,APF?变得比?PF?更有效,更有商业价值,它具有以下优点:能够抑制很宽 的谐波频率带、不会对网络产生额外的谐波频率。 根据?APF?接入电网的方式,将其系统构成分为两大类,即并联型?APF?和串联型?APF。 并联型?APF?主要用来补偿系统的谐波和无功电流,而串联型?APF?则用来抑制系统的谐波电 压。目前,电力系统中的谐波源大多数为谐波电流源,它们在运行过程中产生大量的谐波 电流,因此研制并联型?APF?直接对系统的谐波和无功电流进行补偿是一种行之有效的方法, 也是目前研究的重点。 并联型?APF?系统的基本结构主要由补偿电流信号产生电路(指令电流运算电路)和补 偿发生电路(包括直流跟踪控制电路、PWM?逆变器驱动电路和主电路)两部分组成。

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