针对控制目标耦合导致统一电能质量调节器电能质量补偿响应速度慢、精度差、鲁棒性差等问题,提出了一种控制目标解耦的连续集模型预测(continuous control set model predictive control,CCS-MPC)直接控制策略。该控制策略依据当前时刻...
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针对控制目标耦合导致统一电能质量调节器电能质量补偿响应速度慢、精度差、鲁棒性差等问题,提出了一种控制目标解耦的连续集模型预测(continuous control set model predictive control,CCS-MPC)直接控制策略。该控制策略依据当前时刻被控目标电压、电流参数,构建目标唯一的预测控制模型,在简化控制器结构的同时实现串、并联侧电感电流和电容电压解耦控制,显著提高统一电能质量调节器动态性能。基于偏导数获取模型预测控制价值函数的最优解,实现参数变化、外部扰动工况下负载电压、电网电流高精度补偿。仿真验证了所提控制策略的有效性。
随着我国提出碳中和目标以来,新能源技术和相关的电力电子技术在电网中的应用迅速发展,随着越来越多的非线性器件接入电网,电能质量问题越来越受关注。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)可以根据负载谐波的动态变化而进行跟踪补...
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随着我国提出碳中和目标以来,新能源技术和相关的电力电子技术在电网中的应用迅速发展,随着越来越多的非线性器件接入电网,电能质量问题越来越受关注。有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)可以根据负载谐波的动态变化而进行跟踪补偿,是解决电能质量问题的重要途径。然而,单个APF已经无法适应电网中负载引起的分布式特性的谐波,多个APF进行分布式补偿是全面提高电网质量的有效方法,能有效提高补偿容量和容错性,容易实现的同时降低成本。在本文中,以常用的并联APF为研究对象,单APF的接入电网后,对模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法在APF中的使用进行研究。其次,本文进行多APF的协同控制策略研究,提出多APF的分布式模型预测控制(Distributed Model Predictive Control,DMPC)。本文围绕单APF的控制方法比较,多APF协同控制等展开研究,主要内容包括以下几个方面:(1)介绍APF的系统构成和运行原理,其数学模型和谐波检测方法。(2)针对传统控制方法的缺点,本文对有限集模型预测控制(Finite control set model predictive control,FCS-MPC)的基本原理进行了介绍。其次,本文介绍了三电平APF的FCS-MPC方法,并提出一种减少权重因子,降低计算量的多电平APF控制方法。(3)连续集模型预测控制方法(Continuous control set model predictive control,CCS-MPC)的原理和在APF中的应用被介绍。首先介绍CCS-MPC的原理,其次建立APF的离散空间状态模型,将CCS-MPC在APF中的应用进行了研究。(4)当存在电阻和电感参数不匹配的情况时,将FCS-MPC与CCS-MPC在APF中的应用进行对比,分别讨论存在电感误差和存在电阻误差的条件,对两种控制方法的性能进行分析。(5)在IEEE-18bus谐波测试系统中,进行多APF接入电网的定容和选址研究。首先,在接入模拟谐波源的条件下,建立多APF接入电网的数学模型和目标函数,采用改进灰狼算法(Improved Grey Wolf Optimization Algorithm,IGWO)进行寻优,在满足约束的条件下得到最佳的APF容量和安装位置。(6)提出一种分布式谐波分配治理控制方案,这个方案协调多个APF在不同的节点工作,在所处节点对谐波进行分配补偿。本方案基于分布式模型预测控制,包含有两层结构,上层控制器基于多个APF的耦合关系,在确定APF的位置和大小后,来优化谐波的分配。最优的谐波参考被送到下层,下层APF使用MPC控制器。通过这种方式,可以实现配电线中最佳的谐波分担。该方案分布式优化控制每个APF,来确保他们在实现总畸变率最低的过程中,处于合作而不是相互竞争,具有更高的可靠性和灵活性。在本文中,提出的理论方法均通过仿真得到有效验证。
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