[发明专利]一种基于三相有源电力滤波器的电流控制方法

说明书

本发明为一种基于三相有源电力滤波器的电流控制方法，该方法的步骤是：步骤一：根据有源电力滤波器的拓扑结构分析出其数学模型；步骤二：分析重复控制与H_∞的控制结构，求出被控对象与重复控制器的标称状态空间矩阵P(s)和M(s)；步骤三：根据步骤二求出的P(s)和M(s)来构建标准H_∞问题从而求出系统广义空间矩阵步骤四：根据步骤三所求出的和步骤二求出的P(s)和M(s)再结合系统参数求出H_∞的控制器C(s)。结合APF的拓扑结构提出了一种重复‑H_∞复合控制策略，通过H_∞控制提高系统的鲁棒性，避免了单独重复控制下控制器设计复杂和参数难以选定的缺陷，同时利用重复控制对周期信号的高精度跟踪特性来弥补H_∞控制的保守性。

技术领域

本发明属于三相有源电力滤波器技术领域，具体为一种基于三相有源电力滤波器的电流控制方法。

背景技术

21世纪以来，国家经济进入高速发展阶段，但同时造成的环境污染和不可再生能源短缺等问题日益加剧。为达到节能减排的目的，因此出现了各类新能源装置，同时对其功率等级也提出了更高的要求。传统的有源电力滤波器电流控制存在效率低，动态性能、鲁棒性差的缺点。

传统的重复控制能够对周期性的交流参考信号实现无静差跟踪，为重复控制在APF中的应用提供了理论依据。然而重复控制器内部的时滞环节会使其在一个信号周期后才能对输入信号做出响应，且重复控制对被控对象的数学模型依赖程度较高，当系统元器件老化或存在外部扰动时会影响APF的补偿性能。

基于鲁棒控制理论的H_∞控制在考虑系统鲁棒性问题时，比其他方法更为直接有效，但由于其需要同时兼顾鲁棒性和其他性能指标，控制性能保守，静态特性不理想。

因此，有必要设计一种三相有源电力滤波器的电流控制方法，针对有源电力滤波器电流控制存在的问题进行改进，有效改善有源电力滤波器的系统稳定性、动态性能和鲁棒性。

发明内容

本发明针对以上提出的问题，结合APF的拓扑结构提出了一种重复-H_∞复合控制策略，通过H_∞控制提高系统的鲁棒性，避免了单独重复控制下控制器设计复杂和参数难以选定的缺陷，同时利用重复控制对周期信号的高精度跟踪特性来弥补H_∞控制的保守性。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

采用重复-H_∞复合控制策略，具体步骤如下：

步骤一：根据有源电力滤波器的拓扑结构分析出其数学模型。

步骤二：分析重复控制与H_∞的控制结构，求出被控对象与重复控制器的标称状态空间矩阵P(s)和M(s)。

步骤三：根据步骤二求出的P(s)和M(s)来构建标准H_∞问题从而求出系统广义空间矩阵

步骤四：根据步骤三所求出的和步骤二求出的P(s)和M(s)再结合系统参数求出H_∞的控制器C(s)。

进一步，步骤一中有源电力滤波器主电路拓扑结构选用三电平二极管中点钳位式拓扑，如图1所示，根据基尔霍夫定律再经变换矩阵T_abc/αβ得到α-β两相静止坐标系下的数学模型为：

式中：

X′＝[i_α i_β U_dc1 U_dc2]^T

B′＝diag[1/L 1/L 1/C 1/C]