[发明专利]一种有源滤波器的改进差拍控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中的配电工程技术领域，尤其是涉及一种有源滤波器的改进差拍控制方法。

背景技术

随着智能电网的建设，先进电力电子非线性负载的应用不断增加，给电力系统带来了严重的非线性、冲击性和不平衡用电的特性，也给电力网络的供电造成严重的谐波污染，对电力网络注入大量的谐波和无功功率。因此，对于电力系统中的谐波补偿问题已成为当今的一个研究热点。由于无源滤波器存在偏离自身调谐点、谐振系统参数、击穿有限容量和实时跟踪困难的缺点，新型的滤波装置——有源滤波器（Active Power Filter，简称APF），随着电力电子和计算机技术的发展应运而生。所谓有源电力滤波器，是指采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。APF有并联型和串联型两种，并联型APF主要是治理电流谐波，串联型APF主要是治理电压谐波等引起的问题。APF同无源滤波器比较，具有绿色化、小型化、模块化等优点。

为保证APF可以用来对电网中的谐波进行动态补偿，目前谐波电流检测方法主要是有基于瞬时无功功率理论、基于频域分析的快速傅里叶变换(FFT)和自适应等方法，本发明采用的是较成熟的三相电路瞬时无功功率理论；APF的控制策略是其核心部分，其方法主要有三角波调制法、滞环控制法和灰色预测控制法等，灰色预测控制法又包括无差拍预测控制和差拍预测控制，基于灰色预测控制理论的双步无差拍控制法，具有较好的谐波分量预测能力，但同时存在计算量大、灰色预测误差有风险等不足，而传统单步差拍控制法，虽然具有控制算法简单，易于工程实现的优点，但未考虑APF系统内部构造固有的延迟特点，难以实现动态实时跟踪和补偿谐波分量，而且其对谐波分量的预测能力稍显不足。本发明在此基础上，提出了一种基于灰色预测理论的改进单步差拍控制法，通过仿真结果的量化比较，证明了本发明可以实时跟踪补偿谐波分量，减小灰色预测误差，具有较好的谐波分量预测能力。

1982年北荷兰出版公司期刊System&Control Letter发表了邓聚龙教授的论文“Control Problems of Grey Systems”，宣告灰色系统理论的诞生。灰色系统理论以灰朦胧集为理论基础，把系统科学和数学作为方法基础，应用于实践系统工程。灰色预测控制的基础是GM(1,1)模型，GM(1,1)建模时确定输出序列的建模，不涉及到输入序列，模型中输入量为“灰”，具有灰的信息覆盖，为“灰因”；而输出量是确定的，有“白”的信息覆盖，为“白果”，灰色预测控制符合灰因白果律，不必寻找输出量x_k与输入量u_k的对应关系，灰因白果原理将导致噪音与控制作用统一的控制观。灰色系统利用系统的离散采集数据建立其动态灰微分方程，叫GM(1,1)模型。使用GM(1,1)模型，可以通过系统过去和现在采集的数据集对系统未来的发展趋势做出预测。

（1）确定样本数据

令x_i为无穷序列x的第i个新陈代谢子列：

x=(x(1),x(2),···,x(k),···,x(n),···)---(1)]]>