基于模型預測控制和卡爾曼濾波的統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的研究.pdf

1、電力系統(tǒng)中的電能質量問題日趨復雜和嚴重。統(tǒng)一電能質量調節(jié)器(UPQC),集串聯型有源電力濾波器和并聯型有源電力濾波器于一體,具備綜合的電能質量調節(jié)功能。為了解決配電系統(tǒng)中供電端和用戶端存在的諧波畸變和電壓瞬時擾動等多種電能質量問題,本文開展了基于模型預測控制(MPC)和卡爾曼(Kalman)濾波的LIPQC的課題研究。論文的主要內容如下:
　　 概述了電能質量問題及解決電能質量問題的技術發(fā)展狀況,著重地介紹了UPQC的概念,比較

2、詳盡地調查了UPQC相關的拓撲結構、檢測方法和控制方法等關鍵技術的研究現狀。
　　 分析了UPQC的基本拓撲及其工作原理和功能。介紹了一些UPQC改進與擴展結構及其特征和優(yōu)點。給出UPQC的等效電路,對電路進行分析,并據此建立了UPQC的狀態(tài)空間模型,作為檢測方法和控制方法的設計基礎。
　　 具體開展了以狀態(tài)空間模型為基礎、以Kalman濾波作為檢測方法、以MPC作為控制方法的UPQC的研究。闡述了Kalman濾波的原理

3、、特點及設計方法,提出了一種基于Kalman濾波的UPQC檢測方法。分析了MPC的原理和特點及設計方法,提出了一種基于MPC控制的UPQC控制方法。
　　 深入開展了控制方法的研究,在基本的MPC策略的基礎上,針對UPQC的特點,提出了結合線性前饋環(huán)節(jié)的MPC策略、前饋MPC和反饋MPC相結合策略和異步MPC策略等一系列UPQC控制方法,在有效性和實時性兩方面改善UPQC的電能質量綜合調節(jié)性能。
　　 利用Matlab/

4、Simulink工具,實現了Kalman濾波和一系列MPC相關控制的算法,設計出UPQC仿真電路系統(tǒng),仿真驗證UPQC的電能質量綜合調節(jié)性能。同時利用基于dSPACE的實驗裝置,實驗驗證UPQC的電能質量綜合調節(jié)性能。大量的仿真和實驗結果表明,Kalman濾波檢測方法可以實現對電能質量問題的準確快速檢測,MPC相關控制策略可以實現對電能質量的有效實時控制,基于MPC控制和Kalman濾波的UPQC系統(tǒng),能夠解決配電系統(tǒng)中供電端和用戶端存