[发明专利]单相并联型有源滤波器自适应滑模控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单相并联型有源滤波器自适应滑模控制方法，属于有源滤波器控制技术领域。

背景技术

随着国民经济的快速发展和电力电子技术的广泛应用，各种非线性干扰性负荷迅速增长，导致电力系统中谐波电流含量迅速增长，电流波形畸变严重，大大降低了电能质量，增加了线损和用电设备的损耗，系统功率因数急剧降低，对用电设备安全、稳定、经济运行构成潜在的威胁，给周围电气环境带来极大影响。

国内外有源滤波器的设计研究已取得很大的进展，大量的产品已经投入市场并取得了成功。随着硬件设备的精度、速度和可靠性的快速发展，对高性能算法和实时控制的要求越来越高，先进控制理论和技术越来越多的应用于有源滤波器。

目前对三相电补偿控制的有源滤波器研究较多，但对单相电补偿控制的有源滤波器研究相对较少，也没有运用自适应滑模控制算法对有源滤波器进行补偿控制的实验和产品。

发明内容

本发明旨在通过自适应滑模理论实现对单相并联型有源滤波器（SAPF）的控制，从而实现对畸变电流的补偿，减小和消除电路谐波和无功功率。

本发明着重研究了SAPF参数不确定和存在扰动时的APF（有源滤波器）模型，建立了克服参数不确定和外部扰动未知上界的自适应律，设计了一个自适应滑模控制器使SAPF输出与谐波一致的补偿电流。

单相并联型有源滤波器自适应滑模控制方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1：建立参考模型和有源滤波器模型；

步骤2：采用有源滤波器APF所在的电力系统中的非线性负载谐波电流i_h和有源滤波器APF输出电感电流i_L的跟踪误差作为参考模型的控制输入信号r；

步骤3：利用参考模型状态变量x_m和APF模型状态变量x_δ的跟踪误差e作为自适应滑模控制器的控制对象；

步骤4：引入滑模面s，基于自适应和滑模算法建立自适应滑模控制器；

由自适应滑模控制器输出控制信号u_δ，作为APF模型的控制信号，对有源滤波器进行控制。

自适应滑模控制器输出控制信号u_δ对单相并联型有源滤波器中的多个开关管进行通/断控制，实现电流的补偿。

单相SAPF的近似状态方程如下

X·δ=APXδ+BPuδ---(1)]]>

式中，X_δ为状态向量，是由有源滤波器电感电流i_L和电容直流电压u_C经过修正后组成的2×1矩阵；A_P为近似的有源滤波器2×2系统矩阵；B_P为近似的有源滤波器2×1控制矩阵；u_δ为待求自适应滑模控制方法输出的控制信号。

考虑式（1）的系统，当存在参数不确定项ΔA_P、ΔB_P时，则