APF直流侧电压的模糊PI控制的研究

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在当今的电力系统中,由于电力电子装置和非线性负载的广泛使用,导致电网中无功功率和谐波含量日益增多,对电力系统环境造成了极大的污染,严重影响了电能的质量,因此对电网污染的综合治理迫在眉睫。传统的无源电力滤波器只能补偿特定次谐波,有其局限性。有源电力滤波器(APF)的出现弥补了无源电力滤波器的不足,它既能动态地治理谐波,又能对无功功率进行补偿,因此对有源电力滤波器的研究得到了广泛的重视。本文采用并联型有源电力滤波器,首先介绍了它的工作原理、主电路结构。选用比较成熟的算法—基于瞬时无功功率理论的i p iq法进行谐波电流检测,并把电压环的输出耦合到电流环的有功环路中,控制直流侧电压在一定范围内并减小波动,提高补偿效果;采用PWM三角波比较方式对指令电流和补偿电流进行跟踪控制,得到六路开关器件驱动信号,最后驱动设备产生补偿电流流入电网中。本文着重介绍有源电力滤波器直流侧电压的控制方法。通常对有源电力滤波器直流侧电压采用简单的PI控制,但是PI控制依赖于系统精确的数学模型,鲁棒性较差,容易导致被控系统呈现严重的非线性,具有较大的超调量与静差,响应速度也比较慢。而模糊控制不需要非常精确的数学模型,是解决不确定性系统控制的一种有效途径。模糊控制与PI控制相结合,能够大大提高系统的动态响应与稳态精度,有较好的鲁棒性。本文将介绍两种模糊与PI相结合的控制策略,即模糊PI开关切换控制法和自适应模糊PI控制法。文章采用Matlab2009b对有源电力滤波器模型进行了动态仿真验证,并对各部分模块的仿真结果进行详细分析。最后介绍APF系统的软、硬件实现,采用DSP与FPGA结合的控制板卡,提高各主控芯片的使用效率,用DSP28335编写谐波电流检测算法与电流跟踪控制部分的程序以及Modbus通信协议的程序,使用FPGA编写外接模数转换芯片AD7656的控制程序。本文对有源电力滤波器(APF)的控制系统进行仿真研究,着重研究将模糊控制与PI控制相结合,对APF直流侧电压进行综合控制。仿真结果证明这种控制效果较PI控制有了明显的提高,最后编写主控程序与外围程序。
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