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《长沙理工大学》 2010年
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基于改进重复控制的有源电力滤波器研究

马迎召  
【摘要】: 随着电力电子技术的不断发展,大量的非线性负载接入电网,使电网电流/电压发生畸变,严重影响电网的电能质量。畸变电流/电压中含有的大量谐波,使电能的生产、传输和利用效率降低,严重危害电气设备的正常使用,由谐波引起的各种故障和事故也不断发生。“治理谐波污染,营造绿色电网”已成为当前电力科技工作者所必须解决的问题。 有源电力滤波器作为一种能动态、有效治理谐波的装置,已成为近年来的研究热点。其中,如何提高补偿电流对参考电流的跟踪精度、减小跟踪误差,是改善有源电力滤波器补偿效果的关键。补偿电流对参考电流的跟踪误差是周期性的谐波信号,采用常规的PI控制,其控制效果不够理想,且增益过大容易引起系统不稳定。重复控制器由于内模中包含描述跟踪误差信号的数学模型,在误差信号的基波频率及其整数倍频率处能够完全消除系统的稳态误差,并在内模中引入低通滤波器以保证系统的稳定性。 本文通过对传统重复控制器稳定性和稳态性能的分析,发现低通滤波器的引入影响了系统的稳态性能,增大低通滤波器的转折频率可以提高系统的稳态控制精度,但过大的转折频率会引起系统不稳定。针对以上问题,本文设计了一种改进型重复控制器,给出了低通滤波器转折频率的选择标准,推导出闭环系统无稳态误差时重复控制器内模延时τd、低通滤波器截止频率ωc和电网周期τ之间的关系,给出了改进重复控制器参数的设计步骤。仿真结果表明,本文提出的改进重复控制算法在保证系统稳定的同时,有效地提高了系统的稳态控制精度,比常规PI控制和传统重复控制方法优越。 最后,本文以TMS320LF2812为控制核心,采用FSAM30SH60A作为功率单元,研制了单相有源电力滤波器实验装置,对系统的硬件部分和软件部分的设计分别做了介绍,给出了控制算法的实现过程并画出了流程图。实验结果表明,本文设计的基于改进型重复控制的有源电力滤波器能有效补偿电网谐波和系统无功功率。
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