单相有源电力滤波器的非线性切换控制

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1、第39卷第18期电力系统保护与控制Vol-39NO．182011年9月16日PowerSystemProtectionandControlSept．16，2011单相有源电力滤波器的非线性切换控制张永峰，程新功，宗西举，郭宝珠，陈静，侯广松(1．济南大学控制科学与工程学院，山东济南250022；2．中国科学院数学与系统科学研究所，北京100190；3．菏泽供电公司，山东菏泽274000)摘要：针对线性控制采略造成的有源电力滤波器(ActivePowerFilter，APF)补偿误差，利用非线性动力学的切换系统理

2、论，提出了一种APF切换控制的新方法。首先建立APF切换系统精确模型，然后利用APF平衡状态推导出APF切换系统误差模型，在此基础上设计合理的切换路径作为系统的控制输入。该输入可以使系统渐近稳定，系统的误差状态变量趋于零，实现APF精确补偿。通过与传统线性电压控制策略进行仿真比较，结果验证了该方法的合理性和有效性。关键词：有源电力滤波器；切换系统；切换控制；误差模型Nonlinearswitchingcontrolofsingle—phaseactivepowerfilterZHANGYong—feng，CHE

3、NGXin—gong，ZONGXi-ju，GUOBao—zhu，CHENJing，HOUGuang-song(1．SchoolofControlScienceandEngineering、UniversityofJinan，Jinan250022，China；2．AcademyofMathematicsandSystemScience，ChineseAcademyofScience，Beijing100190，China；3．HezePowerSupplyCompany，Heze274000，China)Abs

4、tract：InviewofthecompensationerrorofActivePowerFilter(APF)duetothetraditionallinearcontrolstrategy，anovelcontrolapproachofAPFisproposedbyusingtheswitchedsystemtheoryofnonlineardynamics．Firstly，theaccuratemodelofswitchedsystemofAPFisestablished．Onthisbasis，as

5、witchedsystemerrormodelisestablishedusingAPFbalancestate．Afterthat，areasonableswitchedpathisdesignedasthesystemcontrolinput．Theproposedapproachensurestheerrorconvergestozeroandthecompensationcurenttracksthereferenceaccurately．Finally，bycomparingwiththetradit

6、ionalcontrolstrategy，theeffectivenessandrationalityoftheapproachproposedareshownbythesimulationandcomparison．ThisworkissupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．60974032)．Keywords：activepowerfilter；switchedsystem：switchedcontrol；errormodel中图分类号：T

7、M761；TN713文献标识码：A文章编号：1674．3415(2011)18—0139．06的控制方法：文献[6】中提到了三种单相APF控制方0引言法，都是使用APF闭环系统的线性PI控制；文献随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备【7】将APF模型简化为典型I型系统和典型II型系广泛应用在电力系统中。但是电力电子装置的非线统，根据典型I型系统和典型II型系统的控制指标，性特性会带来严重的谐波污染问题，与电力用户对设计PI调节器对APF进行控制；文献[81通过等效电能质量要求不断提高的发展趋势严重不符。有源

8、有源电力滤波器模型得到APF闭环系统的传递函电力滤波器可以有效抑制电网中幅值和频率实时变数，在此基础上设计周期离散PI控制器，实现对直化的谐波【】j，在实际中有广泛应用。流侧电容电压的线性化控制；文献【9】建立了APFAPF通过检测电网电流中的谐波成分，计算得低频简化模型，设计电压外环PI控制器和电流内环到和该成分大小相等、方向相反的补偿电流参考值，模糊PI复合控制器。上述文献研究的A