有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法与流程

技术特征：

1.有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，

步骤1，将单相电路的电压u_s和电流i_s得到三相电压u_abc和三相电流i_abc；将三相电压u_abc和三相电流i_abc再经过Park变换得到静止坐标下的两相电压u_αβ和两相电流i_αβ；将两相电压和两相电流再通过功率计算得到瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；最后，通过下垂控制器得到直流侧电压参考值U_ref；

步骤2，将得到的直流侧电压参考值U_ref和实时检测的直流侧电压U_dc做比较，将比较值通过模糊自适应PI控制器调节，得到理想的补偿有功电流值Δi_p。

2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述步骤1中，单相电路的电压u_s和电流i_s，通过相位延迟120度得到对称的三相电压u_abc和三相电流i_abc。

3.根据权利要求1所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述步骤1中，Park变换如下：

$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{\α}}\\ u_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=C_{32}\left[\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\\ u_c\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -1/2& -1/2\\ 0& \sqrt{3}/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\\ u_c\end{array}\right];\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right]=C_{32}\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -1/2& -1/2\\ 0& \sqrt{3}/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right];$

所述功率计算如下：

$\left[\begin{array}{c}p\\ q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{u}_{\mathrm{\α}}& u_{\mathrm{\β}}\\ u_{\mathrm{\β}}& -u_{\mathrm{\α}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\α}}\\ i_{\mathrm{\β}}\end{array}\right].$

4.根据权利要求3所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述步骤1中通过下垂控制器得到直流侧电压参考值U_ref的方法：

将p和q带入p-f和q-v下垂方程得到：其中，ω₀和U_0m分别为单相电路额定角速度和额定电压幅值；p₀和q₀分别为其指定的有功功率和无功功率的输出，k_p和k_q为p-f和q-v对应的下垂系数；U_m和ω分别为经下垂方程调整后的相电压幅值和角速度；

定义不可控整流电路输出电压幅值调制比D为:

$D=\frac{2U_{out}}{U_{dc}}$

其中，U_out≥U_outM；

$U_{outM}=U_m+{\mathrm{\ωL}}_c{I}_1+\underset{k=n+1}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{k\ωL}}_c{I}_k+\underset{l=n-1}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{l\ωL}}_c{I}_l;$

在D稳定在最大值时，定义

通过下垂调节控制器，得到参考电压U_ref为：

$\left\{\begin{array}{c}{U}_{ref}=\sqrt{3}(\mathrm{\Δ}{U}_{out}+U_m)\\ \mathrm{\Δ}{U}_{out}=1.1(\frac{U_{dc}}{\sqrt{3}}-U_m)\end{array}\right..$

5.根据权利要求4所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，ω₀＝314rad/s，U_0m＝311v，p₀＝14kw，q₀＝0kVar，k_p＝1e-5，k_q＝3e-4。

6.根据权利要求1所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述步骤2的实现方法：

步骤2.1，将直流侧电压参考值U_ref和实时检测的直流侧电压U_dc作比较，比较值记作e，其变化率记作e_c；然后将e和e_c作为模糊控制器的输入，通过对输入量的模糊化，得到e和e_c两者的基本论域定义为(-12，+12)，两者的量化因子k_e和k_ec都为0.5；

定义模糊控制器的输出为Δk_p和Δk_i，两者的基本论域定义为(-6，+6)，两者的比例因子k_u为0.05；确立隶属度函数，即输入e，e_c和输出Δk_p，Δk_i的模糊子集中NB均选择zmf型隶属度函数，PB均选择smf型隶属度函数，其余语言变量的隶属度函数都选择三角形隶属度函数；再依据模糊控制规则表对Δk_p和Δk_i进行自整定；最后通过模糊推理算法和解模糊化方法对输出量Δk_p和Δk_i进行清晰化；

步骤2.2，将解模糊化后的Δk_p和Δk_i，作为PI控制器的输入，控制器输出为k_p和k_i，k_p＝k_p^*+Δk_p，k_i＝k_i^*+Δk_i；模糊控制规则在线地对PI参数进行自动修正，得到合适的PI控制器参数k_p和k_i，最终得到理想的补偿有功电流值Δi_p。

7.根据权利要求6所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述模糊推理算法采用Mamdani型模糊推理算法；所述解模糊化采用加权平均法。

8.根据权利要求6所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述步骤2.2中得到合适的PI控制器参数k_p和k_i的实现方法包括：对PI控制器参数k_p，k_i设定规则：当|e|和|e_c|较大，且e和e_c同号时，k_p，k_i值应选取较大值；反之，k_p取值适中，k_i取值应较小。

9.根据权利要求8所述的有源电力滤波器直流侧电压的下垂模糊自适应PI控制方法，其特征在于，所述k_p为0.95，所述k_i为1.5。