网站原创【摘 要 】电流跟踪控制器的设计是有源电子滤波器关键问题之一.电流跟踪控制器的给定为交流信号,本质属于随动系统.由于传统PI控制器在对交流信号的踪上存在静差,影响了有源电子滤波器的控制效果.本文分析研究了迭代PI控制器,证明了该控制器与重复控制的等价性.由于迭代PI控制器具有周期积分器,所以从根本上消除了传统PI的静差问题.文章最后通过Matlab仿真对比了两种控制方法的控制效果.
【关 键 词 】有源电子滤波器；迭代PI；电流跟踪
1.引言
随着电力电子技术的发展,大量非线性器件的使用引起的电网谐波污染日益严重,有源电力滤波器（APF,Active Power Filter）作为目前抑制谐波最理想的解决手段,受到广泛的关注.图1为并联APF谐波补偿原理图.
有源电子滤波器的关键技术主要包括：谐波电流检测方法和电流跟踪控制算法.目前大量的控制算法都被应用于有源电力电子滤波器,有发展很成熟的方案：如滞环控制、传统PI控制等；有近几年兴起的新型控制方案：如滑模变控制、单周控制、重复控制等.各种控制方案各有自身的优点,如滞环控制原理简单、容易实现、鲁棒性能好,传统PI控制开关频率固定,容易滤除开关频率附近的高频谐波.滞环控制和PI控制算法是APF系统中应用最广泛的两种方法,据日本电气学会调查,它们的占有率都在45%-50%之间.
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传统的PI能够对被控量为直流量和变化缓慢的量实现无静差控制,但当被控量为正弦量时（比如交流驱动）,如果直接采用传统PI进行控制,就会存在静态误差.将交流信号通过同步旋转变换成直流时,PI能够对被控量为标准的正弦量实现无静差控制[1],但有源滤波系统中含有多次谐波,如果每次谐波都经过旋转变换会增加计算量,不易于工程实现.
迭代PI控制[2]是近几年才被应用于APF系统中的一种新型控制算法.本文介绍了其基本原理,分析了其与重复控制的相似点和对APF系统的适用性.
同时,我们发现与具有相同结构,都具有与周期相关的参数N,这意味着重复控制与迭代PI控制都具有周期性控制特点,分析迭代PI离散域的结构框图,如图4所示,可以发现,它具有超前预测系统误差,并与重复控制具有相同的内模结构,从这个意义上说,重复控制与迭代PI控制具有很大相似性.
4.仿真实验结果
5.结论
本文分析了迭代PI与重复控制的相同点,重复控制是内模原理的基础上提出的,迭代PI改进了传统PI,采用了周期积分.两种控制方法出发点不同,但具有相同的结论.文章的结论过仿真验证了迭代PI在有源电子滤波器中的控制效果优于常规PID.文章将新型的迭代PI控制器归入了传统的重复控制,对电力滤波器控制器的选择具有重要的意义.