基于逆系统法的并联混联有源滤波器滑模控制提升谐波抑制效果

本文主要探讨了基于逆系统方法的滑模控制策略在并联混合有源电力滤波器（SHAPF）中的应用，其目标是提升滤波器对电网谐波的抑制效果。SHAPF是一种结合了有源电力滤波器和无源滤波器特性的电力电子设备，它能够有效补偿非线性负载产生的谐波电流，从而改善电网的供电质量。 首先，作者通过对SHAPF系统d轴和q轴电流动力学进行线性化和解耦处理，将其转换为两个独立的伪线性子系统。逆系统方法在此过程中发挥了关键作用，它允许通过反向工程分析原系统的动态特性，便于控制器的设计和优化。这种线性化过程有助于简化控制算法，提高控制精度。 滑模控制器的设计核心在于其抵抗负载变化和系统参数不匹配的能力。滑模控制以其抗扰动特性而闻名，它能够在系统受到外部扰动时，迅速调整控制器参数，确保电流动态能够快速、稳定地收敛到预定的参考状态。这不仅保证了系统的稳定运行，还提高了滤波性能，减少了谐波电流对电网的负面影响。 文中进一步探讨了SHAPF的零动力学稳定性问题。零动力学是电力系统动态分析中的一个重要概念，它描述的是系统在稳态下不受外部输入影响的状态。通过在q轴电流动力学的参考中添加适当的直流分量，文章提出了一个稳定性条件，使得即使在存在参数变化或负载波动的情况下，SHAPF仍能保持其基本的滤波功能。 为了简化DC分量的计算，文章采用了比例积分（PI）控制器，这是一种常见的线性控制器，具有良好的稳态性能和动态响应。PI控制器结合了比例和积分作用，能够有效地跟踪设定值，同时消除稳态误差，这对于维持SHAPF的长期稳定性和效率至关重要。 最后，通过仿真和实验验证，论文作者证实了所提出的基于逆系统方法的滑模控制策略对于SHAPF的谐波抑制能力和系统稳定性具有显著的优势。这些结果表明，这种方法在实际电力系统应用中具有很高的实用价值和可靠性。 这篇研究深入分析了逆系统方法在SHAPF控制中的应用，为改善电力系统中的谐波问题提供了一种有效的解决方案，为电力电子设备的控制设计提供了新的理论支持。