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《上海电机学院》 2019年
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基于模型预测控制的三电平APF多目标优化

施必剑  
【摘要】:随着电力电子技术的发展,大量的非线性元件应用于电力系统中,导致电力系统的电压、电流产生畸变,有源滤波器因其补偿灵活、效果明显,在抑制谐波方面得到广泛运用。因此,本文针对三电平有源滤波器谐波检测方法和控制方法问题展开相应的研究。首先,本文介绍了三电平APF谐波电流检测原理,分析了基于瞬时无功功率理论的p-q法、i_p-i_q法和自适应LMS滤波算法,比较各自的优劣。针对常规滤波算法检测实时性慢、提取精度不高的问题,采用改进的自适应LMS算法。并分别对传统i_p-i_q法、自适应LMS算法,以及在此基础上改进的LMS自适应算法进行MATLAB仿真,仿真及实验结果证明改进后的LMS算法电流检测的实时性更好、提取精度更高,具有自适应调节能力。其次,提出一种改进的多目标优化模型预测控制策略,建立三电平APF基于αβ坐标系的离散化数学模型,分析中点电位平衡控制问题,对扇区进行分解来减少滚动优化次数,并对该策略控制延时进行补偿。设置电流跟踪精度、开关频率以及中点电位为目标函数,进行分级优化,分析采样频率和权重系数两个变量对目标函数的影响,实现多目标的优化控制,最后通过负载波动来验证其动态响应性能。仿真结果表明,改进的模型预测电流控制多目标优化策略在电流补偿和动态响应能力突出。最后,设计了一个基于DSP的三电平APF实验平台,设计相关的软硬件电路,进行相关的实验验证。实验结果验证了改进的谐波电流检测法和三电平逆变器控制策略的有效性。
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