并联型混合有源电力滤波器的自抗扰与H∞鲁棒控制

有源电力滤波器被公认为是综合治理“电网污染”最有效的手段,同时它也是一种新型的电力电子装置,具有巨大的技术优势和良好的发展前景,本文对有源电力滤波器的拓扑结构、实现技术和控制策略进行了深入的研究,为有源电力滤波器实验装置的研制和应用奠定了理论和技术基础。 本文分析了传统并联型有源电力滤波器的工作特性,针对其不足之处,提出本课题的研究对象为一种简化的并联型混合有源电力滤波器,并对此拓扑的工作原理、数学模型和补偿特性进行了深入研究,结果表明它可以用于补偿电流型谐波源和电压型谐波源,从而弥补了传统并联型有源电力滤波器的补偿缺陷。此外论文还推导出并联型混合有源电力滤波器主电路参数的选取原则和方法,为后续有源电力滤波器的设计和实验装置的实现提供了理论依据。控制策略是有源电力滤波器的又一关键技术,本文对有源电力滤波器的控制系统进行了研究,包括电流控制和电容电压的控制。针对直接电流控制策略的不足,提出了间接电流控制并对其进行了控制性能分析、数学模型建立以及具体控制方法选择方面的研究。对电容电压的控制也进行了深入的研究,建立了控制器的小信号数学模型,并推导出控制器参数的获取方法。最终确定本文的整体控制策略-电容电压外环控制和间接电流内环控制相结合,并对控制系统的模型进行了分析。 针对本文采用的并联型混合有源电力滤波器的模型不确定性和受外界干扰的特性,文中首次将自抗扰控制技术应用其中。自抗扰技术将系统的外部干扰项和内部的未建模动态视为系统的总扰动,通过状态观测器对其进行估计,并由非线性状态误差反馈进行补偿。由于自抗扰控制器不依赖于被控对象的模型,由于自抗扰控制器不依赖于被控对象的模型,所以具有很强的鲁棒性;此外它能够很好的解决系统动态响应过程中快速性和超调之间的矛盾。自抗扰控制器虽然性能优越,但其诸多控制参数的选取工作量很大,需要进行大量的仿真试验才能获得较为满意的结果,为此本文利用遗传算法对自抗扰控制器的参数进行优化选取,仿真和实验结果证明优化方法的可行性。 本文利用H∞控制理论演化出的混合灵敏度方法,对有源电力滤波器