基于模型预测控制的统一电能质量调节器

2012年03月13日13:15:53 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

张　旭，杨学友
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津　

新加坡南洋理工大学电力与电子工程学院新加坡

摘　　　要：随着电力电子器件和装置在电力系统中广泛应用，电网中的非线性负荷不断增加，进而导致谐波畸变大量产生，电能质量问题日益严重。为了改善电网电能质量，提出了基于模型预测控制理论以及卡尔曼滤波方法的统一电能质量调节器的设计。首先介绍了统一电能质量调节器的基本结构和基本原理，并进行建模得到其状态空间模型，然后在此模型基础上，采用卡尔曼滤波方法对系统内部状态进行估计，将模型预测控制策略应用于统一电能质量调节器的控制器设计，较后通过仿真实验检验基于模型预测控制的统一电能质量调节器改善电网电能质量的性能。仿真实验结果表明，基于模型预测控制的统一电能质量调节器，能够补偿谐波、抑制干扰，有效地改善电网电能质量。

关　键　词：谐波畸变；统一电能质量调节器；模型预测控制

１　引　言
电力系统中非线性负荷不断增加，引入大量谐波干扰，电网中谐波畸变现象日益严重，电能质量控制成为的人们关注的研究课题［１］。较初由Ａｋａｇｉ提出的统一电能质量调节器（ＵｎｉｆｉｅｄＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ，简称ＵＰＱＣ），作为一种有源电力滤波器，具有综合的电能质量调节功能［２］，得到了广泛和深入的研究。当前的ＵＰＱＣ研究，主要集中在控制电路设计方面，多种现代控制理论得以应用［３６］，本文采用的则是模型预测控制（ＭｏｄｅｌＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌ，简称ＭＰＣ）原理。ＭＰＣ是一种综合考虑系统动态性能、约束条件和控制目标的在线优化控制策略，具有适用于多变量的多输入多输出系统， “本能” 地考虑系统的约束条件，在线优化计算量相对较少等特点，作为一种实用性很强的现代控制理论，在诸多领域都有实际应用［７８］。基于ＭＰＣ上述的性质和特点，本文采用ＭＰＣ策略进行ＵＰＱＣ的控制电路设计。

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