基于随机线性时滞系统鲁棒控制理论的电力系统间谐波治理关键技术研究

本项目基于随机线性时滞系统鲁棒控制理论，研究采用有源滤波方式有效实现对电力系统的间谐波补偿所必须的两方面关键技术，主要包括：滤波系统数学模型的研究和滤波系统控制策略研究。拟建立滤波系统的时滞不确定随机系统模型；研究适合于滤波系统的随机时滞鲁棒控制策略；研制滤波系统样机并进行间谐波补偿的实验验证。通过研究最终确保滤波系统在间谐波补偿过程中的稳定性和良好的补偿效果。本项目的研究涉及到现代控制理论、现代电力电子技术、现代电力系统分析、随机过程理论、现代建模仿真理论等多个学科领域，具有重要的理论意义。同时，研究成果可明显提高电力系统和用户的电能质量水平，克服电网的间谐波污染对安全稳定运行造成的危害，具有较大的社会效益和经济效益。

提出了多种谐波/间谐波的检测算法，对基波、谐波、间谐波的检测均具有较高精度。提出了基于复合判据的谐波/间谐波源识别方法，能有效识别谐波/间谐波源，为谐波/间谐波源的责任分摊打下了基础。提出了基于同步解调的间谐波闪变测量方法，能有效测量间谐波引起的有效值波动和峰值波动效应。.推导了并联型APF在对谐波/间谐波进行统一补偿时，电网侧、负载侧及APF侧瞬时功率流动问题。分析指出，如果能从基波、谐波及间谐波的混合电流波形中实时地分离出基波电流，采用现有的APF电路拓扑能够实现谐波、间谐波的统一补偿。采用随机系统精确反馈线性化方法，将APF随机模型转换成随机线性模型，并在存在随机干扰情况下给出了电流跟踪最优控制律的设计方法。采用时滞鲁棒理论对APF这一典型的时滞系统进行分析，揭示了现有的APF控制策略对较高次谐波、间谐波补偿精度较差和在轻载下整体补偿效果较差的形成机理。采用预测控制与鲁棒控制相结合的控制策略，利用预测控制修正APF控制中的时滞项，将其化为无时滞项，然后采用鲁棒控制策略保证整体控制策略的稳定。针对多种不同工况，进行了进一步的控制策略设计，采用PI与重复控制的复合控制来消除参数摄动、死区效应等造成的干扰，提高静态补偿精度；采用H2/H∞控制来综合考虑干扰抑制性能与随机干扰抑制性能。