重復(fù)-模糊PI控制的三電平有源電力濾波器

孟 超，楊 昊

(1.西安工程大學(xué) 學(xué)報(bào)編輯部，西安 710048； 2.西安工程大學(xué) 電子信息學(xué)院，西安 710048)

0 引言

電力電子系統(tǒng)是能量流轉(zhuǎn)換的基本單元。隨著電力電子系統(tǒng)的多樣化、規(guī)?；?、智能化發(fā)展以及可再生能源發(fā)電、直流輸電和電氣化負(fù)荷應(yīng)用規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，電力電子系統(tǒng)內(nèi)的信息流和能量流互聯(lián)互通日趨復(fù)雜，不斷促進(jìn)系統(tǒng)向高度集成化和模塊化發(fā)展。但電網(wǎng)中電力電子設(shè)備的增加會(huì)產(chǎn)生大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線(xiàn)路上產(chǎn)生諧波電壓，從而引發(fā)電網(wǎng)諧波增大。這類(lèi)諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)和用戶(hù)產(chǎn)生很大危害，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。所以，抑制電網(wǎng)諧波污染、改善電能質(zhì)量是“綠色電能”的一個(gè)重要研究方向，同時(shí)也可助力國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

目前，抑制諧波污染比較有效的方法可以分為主動(dòng)型諧波治理和被動(dòng)型諧波治理2大類(lèi)。被動(dòng)型諧波治理主要使用濾波裝置抑制電網(wǎng)中的諧波，包括無(wú)源電力濾波器(PPF，passive power filter)、APF，以及由其衍生的各種無(wú)源濾波器與有源濾波器相結(jié)合的混合有源濾波器等。在各種濾波裝置中，APF是一種很有前途和實(shí)用價(jià)值的解決方案。相對(duì)于傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償裝置，APF 響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償各次諧波，具有補(bǔ)償諧波、無(wú)功補(bǔ)償和平衡三相電流的功能。同時(shí)，APF還具有不受系統(tǒng)阻抗影響、無(wú)諧振隱患、補(bǔ)償效率高等優(yōu)勢(shì)。

與傳統(tǒng)的兩電平APF相比，三電平APF具有高壓、大功率、大容量和低諧波的特點(diǎn)。在三電平APF中，目前已有許多學(xué)者對(duì)其控制策略進(jìn)行了研究。一些傳統(tǒng)方法將PI控制器用于控制并聯(lián)APF的諧波電流和直流電壓。然而，傳統(tǒng)的PI控制器需要精確的線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型，這在參數(shù)變化、非線(xiàn)性模型和負(fù)載擾動(dòng)下很難獲得，并且在全負(fù)載范圍內(nèi)單一的PI參數(shù)很難使系統(tǒng)運(yùn)行在最優(yōu)狀態(tài)。文獻(xiàn)[8]提出了分段式PI控制方法，系統(tǒng)選取了3個(gè)不同的PI參數(shù)來(lái)滿(mǎn)足裝置不同負(fù)載需求，但是對(duì)于負(fù)載范圍較大的系統(tǒng)，3組PI參數(shù)不能滿(mǎn)足裝置的動(dòng)態(tài)變化需求。所以，需要尋求一種動(dòng)態(tài)變化PI微調(diào)參數(shù)的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)控制。

自從1965年，拉特飛·扎德教授發(fā)表了題為“模糊集”的開(kāi)創(chuàng)性論文以來(lái)，模糊控制由于魯棒性強(qiáng)，不需要精確的數(shù)學(xué)模型，可以處理不精確的輸入以及非線(xiàn)性模型等特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。文獻(xiàn)[11]提出了模糊PI控制器，實(shí)現(xiàn)PI參數(shù)的動(dòng)態(tài)微調(diào)，滿(mǎn)足具有非線(xiàn)性、負(fù)載不穩(wěn)定性的系統(tǒng)，但模糊控制存在系統(tǒng)抗干擾性能力差的問(wèn)題，系統(tǒng)負(fù)載在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，很難調(diào)節(jié)出最優(yōu)PI參數(shù)。為了使系統(tǒng)能以最優(yōu)的PI參數(shù)去調(diào)節(jié)全負(fù)載范圍內(nèi)不同頻點(diǎn)，文獻(xiàn)[12]提出了一種PI加重復(fù)控制的電流追蹤方法。重復(fù)控制基于內(nèi)模原理，對(duì)周期信號(hào)進(jìn)行積分，從而零靜差追蹤各次諧波，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，但重復(fù)控制器會(huì)有周期延時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，不能滿(mǎn)足寬負(fù)載范圍內(nèi)的最優(yōu)控制。模糊PI 控制器動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，但是不能達(dá)到穩(wěn)態(tài)零靜差跟蹤。

因此，本文結(jié)合重復(fù)控制器和模糊PI 控制器的優(yōu)點(diǎn)，給出了一種基于重復(fù)-模糊PI控制的復(fù)合控制方法，將其應(yīng)用于并聯(lián)型三電平APF結(jié)構(gòu)中，在提高系統(tǒng)魯棒性的同時(shí)，增強(qiáng)了其響應(yīng)速度。

1 并聯(lián)三電平APF結(jié)構(gòu)和參數(shù)選取

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于光伏逆變器、風(fēng)電變流器、不間斷電源、高壓變頻器等領(lǐng)域。與兩電平拓?fù)湎啾?，三電平拓?fù)渚哂兄C波含量低、損耗低、補(bǔ)償性能好等優(yōu)點(diǎn)，不僅能提升直流側(cè)電壓利用率，而且適合用于APF結(jié)構(gòu)。APF按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和混合型3種。串聯(lián)型APF 通過(guò)變壓器接入電網(wǎng)，與系統(tǒng)負(fù)載構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，主要用于補(bǔ)償電網(wǎng)中的諧波電壓，但是流過(guò)串聯(lián)型 APF 的電流較大，會(huì)產(chǎn)生較大的損耗，同時(shí)，串聯(lián)型 APF的控制較為復(fù)雜，給后期的維護(hù)帶來(lái)許多困難，因此在實(shí)際工程中的應(yīng)用較少；并聯(lián)型 APF相當(dāng)于一個(gè)與負(fù)載并聯(lián)的逆變器，通過(guò)有效控制可以產(chǎn)生補(bǔ)償電網(wǎng)諧波、無(wú)功及不平衡的補(bǔ)償電流，當(dāng)其本身發(fā)生故障時(shí)可以實(shí)時(shí)脫離電網(wǎng)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響；混合型APF將傳統(tǒng)的PPF與APF結(jié)合到一起實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越，但是體積相對(duì)較大，更適合大容量場(chǎng)合。相比較而言，對(duì)于中小容量場(chǎng)合，并聯(lián)型APF被視作較為理想的諧波治理設(shè)備。如圖1所示，本文設(shè)計(jì)了并聯(lián)型三電平APF結(jié)構(gòu)。其中，

a

、

b

、

c

分別為三相。

圖1 并聯(lián)型三電平APF結(jié)構(gòu)

圖1中，

u

,、

u

,、

u

,為三相電網(wǎng)電壓；

i

,、

i

,、

i

,為電網(wǎng)側(cè)電流；

i

、

i

、

i

為需要注入電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏鳎?p>u

、

u

、

u

為中點(diǎn)鉗位變換器輸出電壓；

i

,、

i

,、

i

,為負(fù)載電流；

S

,1、

S

,2、

S

,3和

S

,4為三相橋臂的開(kāi)關(guān)函數(shù)，

k

代表

a

、

b

、

c

三相；

O

為直流側(cè)中點(diǎn)，

N

為三相電網(wǎng)參考點(diǎn)；

C

、

C

為直流側(cè)電容，分別取值為

C

；

u

和

u

為2個(gè)電容的電壓；

i

,1和

i

,2為流過(guò)2個(gè)電容的電流；

i

為直流側(cè)中點(diǎn)電流；

U

為直流側(cè)總電壓；

L

為三電平APF主電路中變換器的輸出電感；

R

為包括電感電阻在內(nèi)的三相線(xiàn)路阻抗。

根據(jù)圖1所定義的電流電壓方向和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由基爾霍夫定律推導(dǎo)三相三線(xiàn)制三電平APF的主電路數(shù)學(xué)模型，可表示為

(1)

式中，

k

代表

a

、

b

、

c

三相；

O

點(diǎn)和

N

點(diǎn)之間的電壓差

u

為系統(tǒng)共模電壓；

d

,和

d

,為占空比；

d

,和

d

,為三電平電路等效控制信號(hào)，可以調(diào)節(jié)三電平APF輸出補(bǔ)償電流，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償目的。

1.2 參數(shù)選取

從圖1可知，并聯(lián)型APF結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，會(huì)直接影響到控制和補(bǔ)償?shù)男Ч?。因此，選取合適的參數(shù)是保證變流器達(dá)到滿(mǎn)意的控制效果的首要條件。

1.2.1 交流側(cè)輸出電感

三電平APF結(jié)構(gòu)的一個(gè)用途就是可以補(bǔ)償電流，實(shí)時(shí)跟蹤指令電流。其中，指令電流包含了諧波電流和暫態(tài)電流。平波電感的選擇直接影響著三電平APF的性能和效果，電感過(guò)大將會(huì)增加設(shè)備的成本和體積；但過(guò)小也會(huì)增加開(kāi)關(guān)電源中的紋波電流。因此，有必要確定輸出濾波電感的取值范圍，而交流側(cè)輸出電感的選取有如下2個(gè)原則。

1)要滿(mǎn)足三電平APF對(duì)指令電流的跟蹤要求。當(dāng)負(fù)載電流有較大的變化率，通過(guò)諧波檢測(cè)得到的指令電流變化率也會(huì)較大，要使補(bǔ)償后的電流變化率不小于指令電流變化率的最大值。

(2)

2)三電平APF要抑制輸出紋波電流的范圍，需要滿(mǎn)足：

(3)

式中，

T

為開(kāi)關(guān)周期。綜合式(2)、(3)，一般為了滿(mǎn)足要求且節(jié)省能量，平波電感

L

均考慮其下限值，則有

(4)

1.2.2 直流電容

直流電容的選擇與直流側(cè)電容電壓的波動(dòng)限制有很大的關(guān)系，與傳統(tǒng)兩電平APF相比，三電平APF的電容電壓波動(dòng)可以分為上下電容相同的電壓波動(dòng)和上下電容不同的電壓波動(dòng)2個(gè)大類(lèi)。

1)上下電容相同的電壓波動(dòng)。忽略中點(diǎn)電流的影響，直流側(cè)2個(gè)電容相當(dāng)于串聯(lián)，此時(shí)2個(gè)電容電壓波動(dòng)趨勢(shì)相同且相等。對(duì)應(yīng)電量偏移△

Q

可以表示為

(5)

式中，△

U

為直流側(cè)電壓偏移量，且需要不大于直流側(cè)允許的最大電壓偏移量。

2)上下電容不同的電壓波動(dòng)。這是三電平拓?fù)涫苤悬c(diǎn)電流影響的特有波動(dòng)。此時(shí)2個(gè)電容電壓的波動(dòng)正好相反，且波動(dòng)幅值受不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)的影響，但理想情況下對(duì)整個(gè)電容電壓沒(méi)有影響。

已有理論分析表明，三電平APF上下電容不同的電壓波動(dòng)往往通過(guò)中點(diǎn)電壓平衡控制策略等方案來(lái)抑制。此處，本文只考慮上下電容相同的電壓波動(dòng)情況，電壓外環(huán)使用的是傳統(tǒng)成熟的PI控制策略。

1.3 瞬時(shí)無(wú)功理論諧波檢測(cè)方法

諧波電流檢測(cè)是三電平并聯(lián)型APF結(jié)構(gòu)的重要部分之一，決定了其結(jié)構(gòu)的有效性和穩(wěn)定性。

諧波檢測(cè)主要分為時(shí)域和頻域兩類(lèi)方法。其中，時(shí)域方法中的基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波檢測(cè)不僅在檢測(cè)過(guò)程中不受電網(wǎng)的影響，而且可以實(shí)時(shí)分離有功和無(wú)功電流，大大提高了諧波檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波檢測(cè)要包括

p

-

q

和

i

-

i

法。

p

-

q

諧波檢測(cè)法雖然應(yīng)用最早，但是只適用于三相電壓對(duì)稱(chēng)且無(wú)畸變的電網(wǎng)中；當(dāng)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)或出現(xiàn)畸變的情況，

i

-

i

諧波檢測(cè)法可以更準(zhǔn)確迅速地檢測(cè)出諧波電流，而且檢測(cè)誤差比

p

-

q

法更小。故本文選擇

i

-

i

法。

2 重復(fù)-模糊PI控制器設(shè)計(jì)

基本的重復(fù)控制器存在一定的控制延時(shí)和相位差，因此需要增加相應(yīng)的補(bǔ)償器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)，考慮到單純的PI控制器具有抗干擾性較差的問(wèn)題，因此本文引入了模糊控制器來(lái)增強(qiáng)控制環(huán)節(jié)的抗干擾性，如圖2所示為重復(fù)-模糊PI控制結(jié)構(gòu)。

圖2 重復(fù)-模糊PI控制器結(jié)構(gòu)

2.1 重復(fù)控制器

內(nèi)模理論是重復(fù)控制器的核心，該理論將作用于系統(tǒng)的外部輸入信號(hào)(含指令信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào))的動(dòng)力學(xué)特性的數(shù)學(xué)模型植入控制環(huán)內(nèi)，從而構(gòu)成高精度的反饋控制系統(tǒng)。

在三電平APF中，系統(tǒng)諧波的頻率不是固定不變的，而是基于基波頻率整數(shù)倍的電流量。雖然補(bǔ)償?shù)闹C波電流是不同頻率疊加而成的，卻遵循所有補(bǔ)償?shù)闹C波電流在每一個(gè)基波周期內(nèi)的波形是統(tǒng)一的規(guī)律。為了不失一般性，所以重復(fù)控制器的內(nèi)模可以以基波周期進(jìn)行設(shè)計(jì)。內(nèi)模雖然可以對(duì)控制信號(hào)零靜差地跟蹤，但是其開(kāi)環(huán)極點(diǎn)會(huì)增加系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文使用Z域內(nèi)模。

采用重復(fù)控制器的系統(tǒng)在基頻及其整數(shù)倍頻率下具有很高的增益，對(duì)這些頻率下的指令電流具有較高的穩(wěn)態(tài)跟蹤性能。重復(fù)控制器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 重復(fù)控制器結(jié)構(gòu)

圖3中，重復(fù)控制器主要由內(nèi)模結(jié)構(gòu)和補(bǔ)償器2部分構(gòu)成。

Q

(

z

)與

z

-一起構(gòu)成內(nèi)模結(jié)構(gòu)，補(bǔ)償器為

C

(

z

)，被控對(duì)象為

P

(

z

)。

Q

(

z

)一般取一個(gè)小于1的常數(shù)，用于提高穩(wěn)定性，本文取0

.

98；

N

為采樣點(diǎn)，本文取100。

C

(

z

)是補(bǔ)償器，包括相位補(bǔ)償和幅值補(bǔ)償，為了簡(jiǎn)化，令

C

(

z

)=

k

z

(6)

式中，

K

為相位補(bǔ)償次數(shù)；

k

為增益；

z

為超前補(bǔ)償，通過(guò)它來(lái)補(bǔ)償被控對(duì)象

P

(

z

)在低頻段帶來(lái)的相位延遲。重復(fù)控制器的傳遞函數(shù)

H

(

z

)表示為

(7)

用MATLAB繪制被控對(duì)象

P

(

z

)的頻率響應(yīng)，即伯德圖，如圖4所示。

圖4 P(z)的頻率響應(yīng)

從圖4可以看出，被控對(duì)象

P

(

z

)在中低頻段有22 dB的增益放大，而且從相頻特性來(lái)看，有一定的相位滯后，這對(duì)諧波補(bǔ)償?shù)膶?shí)時(shí)性有很大影響。為了信號(hào)傳遞的穩(wěn)定性，被控對(duì)象

P

(

z

)在中低頻段的增益應(yīng)控制為1。而補(bǔ)償器

C

(

z

)除了可以把被控對(duì)象不穩(wěn)定的極點(diǎn)抵消，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)中低頻段的增益為1。

2.2 模糊PI控制器

模糊PI控制器包含輸出、模糊規(guī)則、解模糊等部分，其中模糊規(guī)則是模糊控制的核心，需要人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的總結(jié)。其設(shè)置原則是：比例

K

能夠反映誤差

e

，出現(xiàn)誤差后立即反應(yīng)，來(lái)減少偏差；若其值過(guò)大，反而會(huì)造成系統(tǒng)振蕩。所以，如果誤差

e

較大，為了快速抑制誤差，

K

的值也要變大；反之如果誤差

e

較小，為防止超調(diào)太大使系統(tǒng)振蕩，

K

的值要變小。綜合考慮誤差變化率

R

時(shí)，當(dāng)

R

和

e

同號(hào)時(shí)，輸出值會(huì)偏離穩(wěn)定值，此時(shí)要加大

K

；反之，要減小

K

。

K

的分析過(guò)程與其相同。在模糊控制中，輸入輸出變量大小是以語(yǔ)言形式描述的，一般都選用大、中、小3個(gè)詞匯，再加上正、負(fù)2個(gè)方向和零狀態(tài)，共有7個(gè)詞匯：{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}來(lái)描述模糊控制器的輸入和輸出變量的狀態(tài)，據(jù)此可以制定

ΔK

和

ΔK

的模糊控制規(guī)則。模糊PI控制器結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 模糊PI控制器結(jié)構(gòu)

3 本文系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及仿真分析

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文給出重復(fù)-模糊PI控制的三電平APF控制方法，系統(tǒng)實(shí)時(shí)測(cè)量網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載側(cè)電流，其控制結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 重復(fù)-模糊PI控制的三電平APF結(jié)構(gòu)

圖6中，通過(guò)

i

-

i

法得到實(shí)際的負(fù)載諧波分量，再轉(zhuǎn)換為實(shí)際的

d

、

q

軸電流信號(hào)；給定的直流電容電壓值與實(shí)際值的差值經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器，得到

d

軸電流的額定值，

q

軸電流額定值設(shè)為零，

d

、

q

軸電流額定值與實(shí)際值比較后送入重復(fù)-模糊PI控制器；輸出的調(diào)制波再經(jīng)過(guò)脈寬調(diào)制器和直流中點(diǎn)電壓平衡控制策略，從而得到系統(tǒng)中各個(gè)開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)，可提高APF的補(bǔ)償精度。

3.2 系統(tǒng)仿真參數(shù)

為驗(yàn)證所提控制策略的可行性，基于重復(fù)-模糊PI調(diào)制方法，搭建三電平APF仿真模型，主要參數(shù)：交流側(cè)線(xiàn)電壓為380 V；直流側(cè)電壓為800 V；額定頻率為50 Hz；系統(tǒng)額定電流為80 A；額定容量為25 kVA；電感為0.25 mH;系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率為20 kHz；電容為2 700 μF。采用的仿真工具為MATLAB/Simulink。

3.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性

在系統(tǒng)負(fù)載范圍內(nèi)分別選取系統(tǒng)輸出電流為20 A(頻點(diǎn)1)、30 A(頻點(diǎn)2)和55 A(頻點(diǎn)3)的3個(gè)頻點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證方法的有效性，圖6為不同控制方法下不同頻點(diǎn)APF裝置所提供的補(bǔ)償電流與跟蹤電流的對(duì)比。

圖7 不同控制方法下不同頻點(diǎn)的跟蹤電流與補(bǔ)償電流

從圖7(a)可以看出，在重復(fù)控制方法下，電流跟蹤效果差；從圖7(b)可以看出，模糊PI控制方法下，跟蹤效果比重復(fù)控制方法要好，但依然不能穩(wěn)定跟蹤 ；從圖7(c)可以看出，在重復(fù)-模糊PI控制方法下電流能夠零靜差跟蹤，且在不同頻點(diǎn)范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

3.4 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

不同控制方法下，變動(dòng)負(fù)載大小，以3個(gè)頻點(diǎn)為例，來(lái)驗(yàn)證重復(fù)-模糊PI控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，其動(dòng)態(tài)諧波補(bǔ)償仿真效果如圖8所示。

圖8 不同控制方法下不同頻點(diǎn)的電流波形

從圖8可以看出，重復(fù)控制、模糊PI控制和重復(fù)-模糊PI控制方法在頻點(diǎn)1到頻點(diǎn)2的響應(yīng)時(shí)間分別為0.065 s、0.035 s和0.040 s，頻點(diǎn)2到頻點(diǎn)3的響應(yīng)時(shí)間分別為0.065 s、0.035 s和0.040 s。3種方法中模糊PI控制方法的響應(yīng)速度最好，但綜合考慮系統(tǒng)響應(yīng)速度與濾波效果時(shí)，重復(fù)-模糊PI控制方法的效果在3種方法中表現(xiàn)最好。

3.5 系統(tǒng)諧波分析

作為電力系統(tǒng)諧波分析的重要參數(shù)，THD將多種諧波考慮在內(nèi)，能夠有效反映系統(tǒng)的諧波含量。THD表明功放工作時(shí)，由于電路不可避免的振蕩和其他諧振產(chǎn)生的各次諧波與實(shí)際輸入信號(hào)進(jìn)行疊加，輸出信號(hào)還包括了諧波成分的信號(hào)，這些多余出來(lái)的諧波成分與實(shí)際輸入信號(hào)的對(duì)比，用百分比來(lái)表示就稱(chēng)為T(mén)HD。在基頻為50 Hz的情況下，對(duì)3種控制方法不同頻點(diǎn)的進(jìn)行諧波分析，如圖9～11所示。

圖9 重復(fù)控制下不同頻點(diǎn)諧波分析

圖10 模糊PI控制下不同頻點(diǎn)諧波分析

圖11 重復(fù)-模糊PI控制下不同頻點(diǎn)諧波分析

從圖9～11可以看出，重復(fù)控制、模糊PI控制和重復(fù)-模糊PI控制在頻點(diǎn)1的入網(wǎng)諧波含量，即THD分別為2.67%、1.79%和0.55%，在頻點(diǎn)2的THD分別為3.23%、1.98%和0.64%，在頻點(diǎn)3的THD分別為3.80%、2.30%和0.97%。可知，單一的重復(fù)控制和模糊PI控制，系統(tǒng)在不同頻點(diǎn)下也都能夠有效地減少諧波含量，但其穩(wěn)定性不高，濾波效果隨負(fù)載變化影響較大；重復(fù)-模糊PI控制方法的THD在頻點(diǎn)1、頻點(diǎn)2和頻點(diǎn)3時(shí)，相對(duì)于單一控制策略，重復(fù)與模糊PI控制策略穩(wěn)定性更高，濾波效果更好，同時(shí)，該方法也符合我國(guó)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)以及《IEEE Std 519—1992》標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于諧波含量的限制。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用基于重復(fù)-模糊PI策略控制的三電平APF，在不同頻點(diǎn)的穩(wěn)定性高且響應(yīng)速度快，有著良好的濾波效果。能夠有效解決負(fù)載突變導(dǎo)致的重復(fù)控制方法單獨(dú)使用時(shí)系統(tǒng)跟蹤性能差和模糊PI控制策略單獨(dú)使用時(shí)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。