隨著微電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展， 微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和電力負荷將日益復(fù)雜化，多種電能質(zhì)量問題在微電網(wǎng)系統(tǒng)中同時出現(xiàn)的概率越來越高。為了解決微電網(wǎng)中存在的電壓波動、 三相不平衡和諧波等多種電能質(zhì)量問題，本文采用統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器 (微電網(wǎng)的電能質(zhì)量進行控制。由于 因此， 本文著重對 深入分析了 基本結(jié)構(gòu)、工作原理及補償指令信號的產(chǎn)生原理，根據(jù)狀態(tài)空間理論建立了針對 波電流檢測方法存在的延時問題，提出了一種基于前向線性預(yù)測理論的諧波電流預(yù)測控制方法， 推導(dǎo)出了最佳預(yù)測系數(shù)正則方程、諧波電流最小預(yù)測誤差和階更新方程，給出了1 方法能準確預(yù)測諧波電流，通過自適應(yīng)模糊控制方法，實現(xiàn)最小誤差 補償。仿真和實驗結(jié)果表明，該方法具有預(yù)測控制精度高、快速跟蹤 能力強和補償效果好等特點。 針對 用控制方法大都是對串聯(lián)和并聯(lián)部分分別進行控制存在綜合補償效果較差等問題，提出了一種基于魯棒 優(yōu)化理論的 該方法將使得閉環(huán)系統(tǒng)中所允許存在的不確定性能夠同時滿足最優(yōu)擾抑制，把魯棒控制器的設(shè)計轉(zhuǎn)化為具有線性矩陣不等式的優(yōu)化問題，進而推導(dǎo)出 線性動態(tài)反饋控制器，實現(xiàn)了對 控制， 仿真分析表明該方法具有響應(yīng)速度快、魯棒性強等特點。 針對現(xiàn)有 控制方法對于 入、輸出和狀態(tài)的約束條件控制效果較差等問題，提 出了一種基于變約束預(yù)測理論的 方法在魯棒預(yù)測控制的基礎(chǔ)上，通過在線優(yōu)化控制方法構(gòu)建當前狀態(tài)的反饋控 制矩陣的凸組合系數(shù)，確定對應(yīng)的控制約束，增加了在線求解的 自由度，減少了運算時間，綜合考慮了 統(tǒng)的動態(tài)性能和狀態(tài)約束條件等，有效地提高了補償功能。仿真與實驗驗證了該方法的有效性和可行 為了進一步分析本文提出的控制 方法的補償效果，搭建一個含 微電網(wǎng)電能質(zhì)量 真模型，并分別對微電網(wǎng)中的電壓波動和諧波污染等電能質(zhì) 量問題的控制效果進行了仿真和比較，仿真結(jié)果分析表明， 基于變約束預(yù)測理論控制方法的補償效果相對更好一些。 關(guān)鍵詞： 微電網(wǎng)，電能質(zhì)量 ， 向線性預(yù)測理論，魯棒 控制，變約束預(yù)測控制 of of be of in In to in so to of to a of a on to in of a on in of to by to of a of on 2/H of 2of 2/H a of 2/Hbe to of A on to of In to in a as on 2/H 目 錄 摘 要 .一章 緒 論 .電網(wǎng)及其電能質(zhì)量問題 . 微電網(wǎng)及其發(fā)展前景 . 微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題分析 . 電能質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展前景 .制方法的研究現(xiàn)狀 .文的主要研究工作 .二章 原理及數(shù)學模型 .結(jié)構(gòu)和工作原理 . 基本結(jié)構(gòu) . 工作原理 .償指令信號生成原理 .態(tài)空間模型的建立 .章小結(jié) .三章 諧波電流預(yù)測控制方法 .生延時的原因及解決方法 . 產(chǎn)生延時的原因 . 解決系統(tǒng)延時的方法 .于前向線性預(yù)測理論的諧波電流預(yù)測控制方法 . 前向線性預(yù)測系數(shù)及最小預(yù)測誤差 . 諧波電流預(yù)測控制過程 . 仿真分析 .章小結(jié) .四章 基于魯棒 優(yōu)化理論的 制方法 .常用控制方法介紹 .棒 優(yōu)化控制方法研究 . 魯棒 優(yōu)化控制的提出 . 棒 控制設(shè)計 .真分析 .章小結(jié) .五章 基于變約束預(yù)測控制的 制方法 .測控制技術(shù)原理 .約束預(yù)測控制方法設(shè)計 . 變約束預(yù)測控制方法 . 約束預(yù)測控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .真及實驗分析 .章小結(jié) .六章 微電網(wǎng)中 制方法的綜合仿真 .真模型 .制方法的綜合仿真 . 微電網(wǎng)中電壓及電流的信號檢測仿真 . 不同控制方式下 償效果仿真 .章小結(jié) . 語 .考文獻 .讀學位期間主要的研究成果 . 謝 .士學位論文 1第一章 緒 論 本章首先分析了微電網(wǎng)及其發(fā)展前景、 微電網(wǎng)電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因及其抑制措施，接著分析了電能質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展前景及 制方法的研究現(xiàn)狀，最后介紹了本文研究的主要內(nèi)容。 電網(wǎng)及其電能質(zhì)量問題 電網(wǎng)及其發(fā)展前景 電能是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有重要戰(zhàn)略意義的一種能源。 現(xiàn)代社會對能源的需求日益增加，而煤炭、石油等不可再生能源越來越少，此外，集中發(fā)電、遠距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的供電方式，存在著一些弊端：成本較高，運行難度較大，難以滿足用戶對安全和可靠性越來越高的 要求以及多樣化的供電需求1。尤其是在近年來世界范圍內(nèi)接連發(fā)生幾次大面積停電事故 ，如2003年8月24日的美加大停電，2008年初我國南方冰災(zāi)造成的大停電，大電網(wǎng)的脆弱性充分暴露了出來4。為了避免能源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)惡化，走可持續(xù)發(fā)展的道路，人們開始研究使用可再生能源， 開發(fā)利用清潔高效的可再生能源是解決未來世紀能源問題的主要出路5。目前歐美等發(fā)達國家已開始廣泛研究能源多樣化、高效和經(jīng)濟的分布式發(fā)電技術(shù)6,7(G)。隨著對分布式發(fā)電和儲能技術(shù)的深入研究，以及電力系統(tǒng)發(fā)展和用戶對電能質(zhì)量的要求，為了緩解大電網(wǎng)和分布式發(fā)電之間的矛盾， 使得分布式能源為電網(wǎng)和用戶帶來更大的效益和價值，通過研究將分布式發(fā)電的相關(guān)技術(shù)綜合起來，便形成了一種新型電網(wǎng)形式1 微電網(wǎng)是在新能源發(fā)電背景下和分布式發(fā)電基礎(chǔ)上新興的前沿技術(shù)， 它從整個系統(tǒng)出發(fā)，將發(fā)電機、控制裝置、負荷及儲能設(shè)備等結(jié)合起來，構(gòu)成一個單一的可控單元， 來滿足用戶對電能和熱能的需求等。 微電網(wǎng)既可與大電網(wǎng)聯(lián)合運行，又可在大電網(wǎng)故障時與大網(wǎng)斷開單獨運行， 具有靈活的可調(diào)度性且可適時向大電網(wǎng)提供有力支撐。微電網(wǎng)由于采用就地能源，可以在發(fā)生災(zāi)難性事件導(dǎo)致大電網(wǎng)瓦解時，保證對重要負荷的供電，并有助于大電網(wǎng)快速恢復(fù)供電8 微電網(wǎng)技術(shù)是將電力電子控制技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)和儲能技術(shù)相結(jié)合的一種新型電網(wǎng)技術(shù)， 集成多個電源和負荷作為獨立模塊提供電能和熱能，實現(xiàn)了分布式電源的大規(guī)模接入和靈活控制，具有“即插即用性” ，微電網(wǎng)中統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器控制方法研究 2 并網(wǎng)時無需特別修改大電網(wǎng)的運行策略。 微電網(wǎng)中采用了較多具有不確定性的微電源以及電力電子裝置，帶來了特殊的電能質(zhì)量問題，但同時，這些裝置也存在改善電能質(zhì)量的潛力，對其施加合理的控制不僅能減小自身帶來的不利影響，還可能改善微電網(wǎng)的一些電能質(zhì)量問題，減少相關(guān)治理設(shè)備的投資。因此微電網(wǎng)是未來實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保供電的一種重要的電網(wǎng)形式15。 電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題分析 電網(wǎng)中電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因 微電網(wǎng)電能質(zhì)量問題主要是受主網(wǎng)和自身特殊性的影響。 主網(wǎng)對微電網(wǎng)造成的不利影響主要是電壓三相不平衡和電壓波動等。 例如連接配電網(wǎng)和微電網(wǎng)的靜態(tài)開關(guān)只有在主網(wǎng)電壓嚴重失衡時才斷開， 也就是說當電壓失衡的程度沒有嚴重到可以引發(fā)靜態(tài)開關(guān)動作時，微電網(wǎng)就會一直承受主網(wǎng)的影響，那么公共連接點(電壓會維持在不平衡狀態(tài)。 如果微電網(wǎng)內(nèi)部沒有適當?shù)陌惭b功率補償裝置，就無法維持電壓和頻率的穩(wěn)定，會造成敏感負荷不能正常運行或斷開連接，從而使電網(wǎng)的電能質(zhì)量問題擴散到微電網(wǎng)中。微電網(wǎng)中微電源、微電網(wǎng)運行方式與控制方法、電力電子裝置、儲能設(shè)備和負荷特性等都會影響到電能質(zhì)量，造成微電網(wǎng)電能質(zhì)量的檢測、分析、評估和改善等比較復(fù)雜和困難。而微電源所引起的電能質(zhì)量問題最為突出，如采用全控型換流裝置的風電、光伏發(fā)電等新型微電源接入，造成電能質(zhì)量問題更為嚴重?？梢娢㈦娋W(wǎng)電能質(zhì)量特殊性主要是由微電源、負荷及微電網(wǎng)運行和控制方法等共同決定的，微電網(wǎng)電能質(zhì)量問題及特點主要有以下幾個方面15: (1) 電壓波動和閃變 可再生能源的運行受自然環(huán)境、本地用戶需求等因素的影響，輸出功率不規(guī)律且變化頻繁，功率的突然變化會造成電源和反饋環(huán)節(jié)的電壓控制設(shè)備交相影響，給電壓調(diào)節(jié)增加難度。微電源接入位置、數(shù)量、容量和控制方式均會直接或間接造成微電網(wǎng)電壓波動和閃變，與負荷的不協(xié)調(diào)運行也會加劇電能質(zhì)量問題。當微電網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤島運行模式時，需要協(xié)調(diào)控制維持自身的頻率和電壓，如果沒有足夠的無功補償裝置或儲能元件，就容易導(dǎo)致電壓波動和閃變等問題。 (2) 諧波和直流注入 諧波是微電網(wǎng)中最主要的電能質(zhì)量問題之一。 微電源大多采用電力電子轉(zhuǎn)換器接入微電網(wǎng)，其電壓調(diào)整和控制方式與傳統(tǒng)方法不同，運行過程不可避免地會引起微電網(wǎng)電流、電壓波形畸變，引入大量諧波污染，而且不同發(fā)電方式和轉(zhuǎn)換器工作模式會對諧波的幅度和階次造成不同的影響。此外，當微電網(wǎng)不采用隔離碩士學位論文 3變壓器而直接接入電網(wǎng)時，就可能向電網(wǎng)注入直流，變壓器和電磁元件就可能出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，造成附近機械負荷發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈動。 (3) 頻率調(diào)節(jié)難度增加 由于微電源大部分是建立在電力電子基礎(chǔ)之上的， 它們的原動機響應(yīng)速度較慢且沒有儲備功率，使得慣性較小，無法對負荷的階躍變化產(chǎn)生快速響應(yīng)。當微電網(wǎng)與主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)時主網(wǎng)可以平衡負荷變化，但在孤島運行時，為了提高響應(yīng)的速度、減小電壓和頻率波動，就需更多的功率快速補償措施17 (4) 穩(wěn)態(tài)電壓分布變化 微電源的接入會影響微電網(wǎng)各點的電壓分布，造成原有電壓的驟升和驟降。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比， 微電網(wǎng)中微電源的接入使電網(wǎng)潮流復(fù)雜化， 饋線上的功率減小，無功功率增加以及饋線各點電壓幅值升高；當負荷減小，微電源接入點處電壓可能會產(chǎn)生波動，嚴重時會導(dǎo)致電壓超標。微電源也可能帶來低壓問題，例如饋線上安裝一些補償裝置調(diào)節(jié)電壓，當微電源處于補償裝置的下游時，其輸出電壓可能成為調(diào)節(jié)器電壓的一部分，從而引起電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓減小，當微電源無法吸收足夠的無功功率，調(diào)節(jié)器下游電壓就會降低16。 (5) 短路電流增大 微電源會增大電網(wǎng)的短路電流水平，影響其大小、方向和持續(xù)時間，嚴重程度取決于很多因素，如微電源的技術(shù)類型、接入地點、容量、運行模式、滲透率與并網(wǎng)方式及采用的控制技術(shù)等。通常并網(wǎng)側(cè)安裝了逆功率繼電器裝置，正常運行時不會向電網(wǎng)注入功率，但配電網(wǎng)發(fā)生短路故障的瞬間，微電源可能會向電網(wǎng)注入較大電流，使得短路電流超標，導(dǎo)致斷路器開斷能力下降而不能切除故障，擴大了故障范圍，危及系統(tǒng)安全。若發(fā)生接地故障時，注入大地的電流過大還會使地電位升高造成反擊，嚴重威脅接地點附近的變電站和人身安全，還會影響通信設(shè)備的正常運行。 電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題抑制 微電網(wǎng)中微電源對電能質(zhì)量的影響主要是微電源輸出功率的不確定性和所采用的大量電力電子轉(zhuǎn)換裝置所造成的諧波污染和無功損耗， 因此抑制和消除微電網(wǎng)諧波污染和進行無功補償提高功率因數(shù)具有重要的研究意義。 諧波抑制措施有兩種方式： 一是安裝相應(yīng)的補償裝置來抑制諧波， 通常適用于各種諧波污染源；二是從諧波產(chǎn)生的源頭入手，對諧波源本身進行改造，減少諧波的注入，適用于諧波源是電力電子裝置的系統(tǒng)。而無功補償與諧波抑制是緊密相關(guān)的，主要因為大多數(shù)產(chǎn)生諧波的裝置都是吸收無功功率的裝置，如電力電子裝置、變壓器和電弧爐等，既可以抑制諧波，又可用于補償無功功率，如源電力濾微電網(wǎng)中統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器控制方法研究 4 波器( 。目前對于微電網(wǎng)中諧波污染及無功損耗治理已經(jīng)有一些有效的改善措施，但主要是安裝補償裝置，包括固態(tài)切換開關(guān)、無源電力濾波器、態(tài)電壓恢復(fù)器、靜止無功補償裝置( 。 隨著電力電子元件(例如 )的發(fā)展， 柔性交流輸電( C 術(shù)也成為改善電能質(zhì)量的有效工具。儲能設(shè)備的發(fā)展也在抑制電壓、頻率波動上發(fā)揮了重要作用。 微電源給微電網(wǎng)帶來了更多電能質(zhì)量問題， 但也存在改善電能質(zhì)量的獨特優(yōu)勢。 首先微電源能及時快速地提供電能， 在短時間內(nèi)投入使用滿足系統(tǒng)負荷變化，減少故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。其次，微電源與電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的優(yōu)化配置能實現(xiàn)統(tǒng)一控制，如統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（ 、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器都是基于電力電子技術(shù)， 而微電源中采用的電力電子轉(zhuǎn)換器使實現(xiàn)轉(zhuǎn)換器復(fù)用功能成為可能，可以改進現(xiàn)有的電力電子設(shè)備吸收、釋放有功和無功功率，在改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量的同時還減少了系統(tǒng)的建設(shè)投資，這將是改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量的一個可行的經(jīng)濟方案。 集合不同的控制方法并加以協(xié)調(diào)整合，形成復(fù)合控制方法，這將是未來微電網(wǎng)逆變技術(shù)發(fā)展的趨勢。在向本地負荷及電網(wǎng)同步傳輸有功功率的同時，也能實現(xiàn)諧波抑制、無功調(diào)節(jié)和故障檢測等多重功能19，這將是未來微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理的一個新的方向。 隨著微電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，微電網(wǎng) 的結(jié)構(gòu)和電力負荷也日益復(fù)雜，各種電能質(zhì)量問題在微電網(wǎng)系統(tǒng) 中同時出現(xiàn)的情況越來越多。 如果對每一種電能質(zhì)量問題都分別采用一種補償裝 置，這樣將會大大提高治理成 本、運行維護的復(fù)雜程度以及降低聯(lián)合運行的可靠 性，這樣既不經(jīng)濟，又不現(xiàn)實 ，更不合理。因此，如何對電能質(zhì)量問題的進行綜 合治理，采用一種裝置解決多 種電能質(zhì)量問題，是提高系統(tǒng)運行可靠性及降低運 行成本的關(guān)鍵。 綜合以上的分析，針對微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題的復(fù)雜性和多樣性，本文主要研究采用 改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量問題，并對 控制方法進行深入的分析，提出新的 制方法。 能質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展前景 目前電能質(zhì)量控制技術(shù)及其裝置的發(fā)展十分迅速，如動態(tài)電壓恢復(fù)器、并聯(lián)補償式交流穩(wěn)壓電源、串聯(lián)型和并聯(lián)型 合潮流控制器、 發(fā)和應(yīng)用推廣中。主要工作表現(xiàn)在以下幾方面20 （1）電能質(zhì)量控制技術(shù)的理論研究，主要包 括各種電能質(zhì)量的界定方法、電能質(zhì)量的含量定義以及評價系統(tǒng)的研究、 各種功率的定義方法和物理意義等的碩士學位論文 5研究。目前，已經(jīng)提出了許多對功率定義的方法，并且在數(shù)學表達式和物理意義等方面都各有所長， 但這與理論和實踐上的統(tǒng)一以及易于接受的表達式相比還存在一定的距離。 （2）在不同干擾條件下，對不同類型電能質(zhì) 量檢測設(shè)備的研究以及電能質(zhì)量指標的合理分析和測量方法。 各種電能質(zhì)量指標都需要一種科學合理的計算和分析方法，尤其是在不同干擾條件下的預(yù)測計算方法和誤差估計方法等；同時還需要建立電能質(zhì)量指標數(shù)據(jù)庫和計算分析程序，以及控制裝置的系統(tǒng)仿真模型。 （3）應(yīng)用數(shù)字化控制技術(shù)。隨著實時數(shù)字信 號處理技術(shù)的研究發(fā)展和廣泛應(yīng)用，如高速數(shù)字信號處理器( 在電能質(zhì)量控制領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。數(shù)字化技控制術(shù)可以實現(xiàn)程序化控制，在不改變控制電路的情況下可以通過改變控制方法或算法來進一步優(yōu)化，控制更加靈活，便于調(diào)試和批量生產(chǎn)；系統(tǒng)不受外界溫度的影響，提高了系統(tǒng)靈活性、可靠性和穩(wěn)定性；易于實現(xiàn)智能控制和并聯(lián)同步運行。 （4） 用廣泛。 一種使用電力電子裝置來提高輸電系統(tǒng)性能的新技術(shù)。在此基礎(chǔ)上研究產(chǎn)生了柔性配電技術(shù)（ 24， 是在高壓輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種配電系統(tǒng)中的 術(shù)可以有效提高供電電能質(zhì)量，如抑 制電流諧波和畸變、電壓波動與閃變、消除三相不平衡和提高功率因數(shù)等。 （5）采用非電力電子技術(shù)方法。即應(yīng)用非電 力電子技術(shù)方法來研發(fā)新器件提高電能質(zhì)量，如提出新的拓撲，改進電路結(jié)構(gòu)，采用新材料等，可顯著改善電網(wǎng)和供電系統(tǒng)的控制能力。這種方法已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，如利用合成材料制成的絕緣子、避雷器等部件；利用高分子聚合物研制成的聚合物型故障電流限制器。 諧波污染和電壓波動是影響電能質(zhì)量的重要方面。對于諧波污染，一般從以下兩個方面出發(fā)：一是改進電力電子裝置，使其盡量不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波干擾。對電力電子裝置的改造方法有許多種， 如開發(fā)新型變流器， 使其盡量不產(chǎn)生諧波，并保證電流和電壓相位相同；采用多重化技術(shù)，這樣可以將多個方波疊加進而消除低次諧波，主要應(yīng)用在大容量變流器中。二是安裝諧波補償裝置。常用裝置是種裝置同時補償諧波和無 功功率，且結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，但是其容易受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)的影響， 造成與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振使得諧波電流放大，且補償諧波頻率固定，不夠靈活。目前，發(fā)展比較快應(yīng)用比較廣泛的是為并聯(lián)和串聯(lián)型的補償效果很好，也比較靈活?？梢酝瑫r補償諧波電流、諧波電壓和諧波振蕩。對于電壓閃變、波動等問題，一般都是采用用的補償裝置有飽和電抗器 (晶閘微電網(wǎng)中統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器控制方法研究 6 管控制電抗器( 晶閘管投切電容器( 及它們混合使用的裝置等。 電能質(zhì)量的綜合治理就是綜合以上各種電力電子裝置的補償功能， 對電能質(zhì)量問題進行改善，現(xiàn)在已得到了廣泛的重視和深入研究。 是并聯(lián)型和串聯(lián)型A 僅能快速補償負載的諧波等問題， 又能快速補償電壓波動和三相不平衡以及短時電壓中斷等問題，具有對電能質(zhì)量綜合補償?shù)墓δ堋?制方法的研究現(xiàn)狀 文獻 25提出了 概念，該裝置由并聯(lián)和串聯(lián) 成，并介紹了能，即能夠補償電壓閃變、不平衡、 無功功率、負序電流和諧波等多種電能質(zhì)量問題。目前， 一種新型的綜合電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，對其控制方法已展開了廣泛的研究26常用的 制方法有以下幾種： (1)三角載波比較控制方法 三角載波比較控制是目前應(yīng)用比較廣泛的一種控制方法， 是一種6。該方法將調(diào)制后的電流實際值與參考值相減，得到的偏差信號經(jīng) 節(jié)后與三角載波進行實時比較，進而產(chǎn)生逆變器開關(guān)控制信號。該方法具有開關(guān)頻率固定，且響應(yīng)速度快的優(yōu)點，但由于高頻的三角波將使逆變器始終處于高頻工作狀態(tài)，從而產(chǎn)生高頻失真和開關(guān)損耗。 (2)滯環(huán)控制方法 滯環(huán)控制是應(yīng)用最廣泛的一種控制方法， 該方法在諧波電流跟蹤控制方面效果比較好31，34。該方法在給定范圍內(nèi)， 使被控量和參考值進行比較，以確定開關(guān)元件的開關(guān)時序。雖然該方法具有反應(yīng)速度快、容易實現(xiàn)和不需要了解負載特性等優(yōu)點，但是開關(guān)頻率不固定，被控量在負載換路時不能得到有效控制。 (3)積分和微分控制模塊， 通過與適當?shù)男ＵW(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)對系統(tǒng)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能的改善， 在可建立精確數(shù)學模型的確定性控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛32。定性好、可靠性高、易于工程實現(xiàn)的優(yōu)點，但是控制系統(tǒng)存在響應(yīng)超調(diào)、且對抗負載擾動和系統(tǒng)參數(shù)攝動能力差，(4)無差拍控制方法 無差拍控制是一種新型全數(shù)字化控制技術(shù)33。 該方法根據(jù)當前周期的系統(tǒng)狀態(tài)信息和系統(tǒng)的狀態(tài)方程，計算出下一周期的 開關(guān)控制信號,實現(xiàn)輸出量跟蹤輸入量的控制效果。無差拍控制具有動態(tài)性能好，能夠快速響應(yīng)電流的突變、消除碩士學位論文 7穩(wěn)態(tài)誤差，并在最短的時間內(nèi)結(jié)束過渡過程等優(yōu)點，但其缺點是對系統(tǒng)參數(shù)依賴性較大、魯棒性較差、瞬態(tài)響應(yīng)超調(diào)量大和對硬件要求高等。 (5)單周控制方法 單周控制是一種新型非線性控制方法， 該方法把開關(guān)電路與非線性控制理論有機的結(jié)合起來，具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的能力。通過控制各周期的開關(guān)占空比，使開關(guān)變量的平均值與控制給定量保持大小相等或成相應(yīng)比例， 進而達到消除瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)誤差的目的，該方法具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快和控制精度高等優(yōu)點，但是對模型參數(shù)要求較高，魯棒性較差36。 (6)模糊控制方法 模糊控制是對難以用已有規(guī)律描述的復(fù)雜系統(tǒng)，采用自然語言加以描述，借助不精確的、定性的及模糊的條件語句來表達，是一種語言的智能控制策略。模糊控制不需要建立精確的系統(tǒng)數(shù)學模型，且能夠處理非線性問題28,39。模糊控制具有魯棒性強，對外界干擾、參數(shù)變化和非線性因素不敏感的優(yōu)點，但在工作點附近容易引起小范圍的振蕩，且存在穩(wěn)態(tài)誤差。 (7)自適應(yīng)控制方法 自適應(yīng)控制方法通過在線辨識系統(tǒng)模型,根據(jù) 系統(tǒng)模型和控制指標及時調(diào)整控制器參數(shù),實現(xiàn)高精度控制37。該控制系統(tǒng)主要有自校正控制和模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)兩類。模型參考自適應(yīng)控制在 主要用于參考信號的修正和諧波的檢測方面。 由于自適應(yīng)控制對過程參數(shù)的變化以及對未建模部分的動態(tài)過程不敏感、對動態(tài)過程變化的自適應(yīng)性的優(yōu)點，必將越來越多地應(yīng)用于電力電子技術(shù)中。但現(xiàn)有的研究僅僅局限于對已獲得參考信號的修正，對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和負載中的參數(shù)變化問題的研究還不成熟。 這些控制方法大都是對 串聯(lián)和并聯(lián) 別進行檢測和控制，實際上相當于在電網(wǎng)和負載之間分別安裝串聯(lián)型和并聯(lián)型 這在很大程度上難以實現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián) 協(xié)調(diào)工作，甚至兩者之間會產(chǎn)生干擾。針對 統(tǒng)的特殊性，一般的控制方法很難發(fā)揮 償效果的動態(tài)性和實時性。因此，研究 新型控制方法，實現(xiàn) 聯(lián)和并聯(lián) 優(yōu)化控制，是提高 合補償功能的關(guān)鍵。本文以提高 綜合補償功能為目的，重點對 制方法進行深入的研究。 文的主要研究工作 本文分析了微電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題與抑制措施， 以及 制方法的研究現(xiàn)狀。并對 基本結(jié)構(gòu)和工作原理進行了深入的分析。針對檢測控制以及硬件系統(tǒng)造成的延時問題， 提出了一種基于前向線性預(yù)測理論的諧波電流預(yù)測微電網(wǎng)中統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器控制方法研究 8 控制方法。為了提高 綜合補償效果，建立了 一數(shù)學模型，提出了 棒 控制方法和變約束預(yù)測控制方法，通過仿真分析，證明控制方法的有效性和可行性。論文共分為六章，具體內(nèi)容如下： 第一章 主要介紹了微電網(wǎng)電能質(zhì)量問題的產(chǎn) 生原因、抑制措施和電能質(zhì)量控制技術(shù)發(fā)展前景，并詳細地闡述了 制方法的研究現(xiàn)狀。 第二章 主要介紹了 本結(jié)構(gòu)，分別對 串聯(lián) 并聯(lián) 償原理和指令信號產(chǎn)生原理進行了詳細的分析。通過把 換到兩相靜止參考坐標 的等效電路，利用狀態(tài)空間理論建立了 統(tǒng)一數(shù)學模型，為后文對 制方法的研究以及仿真模型搭建打下良好的基礎(chǔ)。 第三章 主要分析 波電流檢測及控制系統(tǒng)中存在的延時問題，以及解決措施，并分析現(xiàn)有檢測預(yù)測方法的優(yōu)缺點，提出了一種基于前向線性預(yù)測理論的諧波電流預(yù)測控制方法，該方法推導(dǎo)出了最佳預(yù)測系數(shù)正則方程、諧波電流最小預(yù)測誤 差和階更新方程，給出了 1濾波器的預(yù)測系數(shù)和最小預(yù)測誤差值。該方法能準確預(yù)測諧波電流，通過自適應(yīng)模糊控制策略，實現(xiàn)最小誤差補償。該方法具有原理簡單和實時性好等特點，并進行了仿真分析。 第四章 主要研究 控制策 略，通過對魯棒控制理論的研究，在一數(shù)學模型的基礎(chǔ)上，提出一種基于魯棒 控制的 制方法。該方法將得閉環(huán)系統(tǒng)中所允許存在的不確定性能夠同時滿足最優(yōu) 干擾抑制，把魯棒控制器的設(shè)計轉(zhuǎn)化為具有線性矩陣 不等式的優(yōu)化問題，進而推導(dǎo)出 現(xiàn)了對 聯(lián)和并聯(lián)部分的優(yōu)化控制，并進行了仿真分析。 第五章 通過對 棒控制方法的進一步研究，提出了一種基于變約束預(yù)測理論的微電網(wǎng) 制方法。該方法在魯棒預(yù)測控制研究的基礎(chǔ)上，通過在線優(yōu)化控制方法構(gòu)建當前狀態(tài)的反饋控制矩陣的凸組合系數(shù)， 確定對應(yīng)的控制約束，增加了在線求解的自由度，減少了運算時間，該方法