有源电力滤波器自抗扰控制器的设计
电动钻机电网中谐波与无功问题较为严重，有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）拥有动态治理谐波与补偿无功的性能，并结合其适用于小容量、低电压场合的特点，能为电动钻机电网中谐波与无功问题提供有效的解决方案。针对电动钻机电网中APF采用传统控制策略时其滤波、电流跟踪和直流侧稳压的性能较差的问题，本文以三相四线制APF作为研究对象，在APF电流跟踪和直流侧稳压均采用线性自抗扰控制（Linear Active Disturbance Rejection Control，LADRC），并设计了电流环和电压环的一阶LADRC控制器，并对此控制策略下APF的性能进行仿真研究，验证了在电动钻机电网工况下所设计控制器具有良好的补偿性能。 根据电动钻机电网APF结构建立三相四线制APF在三相静止坐标系下的数学模型，经过坐标变换得到同步旋转坐标系下的数学模型。根据电动钻机电网三相四线制的供电方式，选择基于瞬时无功功率理论的dq0检测法。建立APF的双闭环控制系统，基于同步旋转坐标系下APF数学模型设计APF电流内环的一阶LADRC并给出参数整定方法，然后对闭环LADRC控制器进行稳定性分析。建立APF功率交换模型来说明直流侧与交流侧能量交换的规律，并设计APF电压外环的一阶LADRC并进行参数整定。 使用Matlab/Simulink建立电动钻机电网三相四线制APF分别采用PI与LADRC控制的仿真模型，验证了基于瞬时无功功率理论的dq0检测法可实时准确地检测负载电流谐波分量。然后分别在电流跟踪环节采用PI控制和LADRC控制并进行仿真对比分析，验证了LADRC在滤波性能、电流跟踪实时性和抗扰性能方面都优于PI控制；并分别在直流侧稳压环节采用PI控制与LADRC并进行对比分析，验证了LADRC无论是动态响应速度还是抗扰性能都优于PI控制。最终结果表明，相比于采用传统控制策略的APF，本文所设计的双环均采用一阶LADRC控制器的三相四线制APF在电动钻机电网中有效提高了补偿性能、电流跟踪实时性及抗扰性能。
有源电力滤波器;电流跟踪;直流侧稳压;谐波抑制;线性自抗扰控制
西安石油大学
硕士
电力系统及其自动化
闫宏亮
2021
中文
TM48
2021-09-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）