專利名稱：一種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電能質(zhì)量綜合控制器控制方法，特別是一種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高速鉄路技術(shù)、冶金エ業(yè)，風(fēng)能太陽(yáng)能等新能源發(fā)電都會(huì)為系統(tǒng)注入大量的諧波和造成無(wú)功負(fù)荷的缺失，嚴(yán)重影響著系統(tǒng)的電能質(zhì)量，且對(duì)電氣設(shè)備以及用戶造成巨大的影響，因此高效合理的治理諧波以及進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償變得尤為重要。因此評(píng)價(jià)一個(gè)電能質(zhì)量控制器的好壞就取決于對(duì)諧波補(bǔ)償后的諧波畸變率的大小和無(wú)功補(bǔ)償?shù)目焖傩?，一般的電能質(zhì)量控制器都存在以下不足 I、現(xiàn)在的控制器對(duì)諧波進(jìn)行抑制時(shí)多控制采用PID調(diào)節(jié)，雖然PID調(diào)節(jié)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単，參數(shù)選擇整定比較簡(jiǎn)単，易于實(shí)現(xiàn)，但PID調(diào)節(jié)不能很好的達(dá)到精確控制的目的，且PID控制器參數(shù)為設(shè)置好的定值，對(duì)于電カ系統(tǒng)這樣負(fù)荷頻繁投切且不斷發(fā)展的系統(tǒng)，有一定的局限性。2、一般的模糊控制雖然能在一定程度上解決以上PID調(diào)節(jié)的問題，但是純粹的模糊控制存在穩(wěn)態(tài)誤差，且同PID控制一祥，參數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)之前整定好的，因?yàn)閷?shí)際中存在較多變化，同樣不能自行修改參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，快速高效治理系統(tǒng)中的諧波，同時(shí)動(dòng)態(tài)快速地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，保證負(fù)荷和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是ー種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，包括電能質(zhì)量綜合控制器，所述電能質(zhì)量綜合控制器包括有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器，所述有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器依次并接入電網(wǎng)和與電網(wǎng)連接的負(fù)載之間，該方法為
1)檢測(cè)電網(wǎng)三相電壓ち、eb、ec,三相負(fù)載電流!JLbヽiLc，有源濾波器注入電
流 1Ua、lLlb、lLlc ;
2)將采樣的負(fù)載電流值&、iLb、iLc與有源濾波器注入電流值化a、iUb、iLk作
為輸入，通過將模糊化規(guī)則得到的信號(hào)與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元所得信號(hào)相加得到初歩的信號(hào)，再引入有源濾波器的注入電流作為反饋，通過Pi控制得到有源濾波器中逆變器的PWM調(diào)制波信號(hào)，通過PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的高效治理；
3)將采樣的電網(wǎng)電壓值、ち與系統(tǒng)期望電壓值做差，得到模糊控制單元與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元的輸入信號(hào)，利用模糊化規(guī)則得到無(wú)功功率信號(hào)，然后與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元所得的信號(hào)相加得到電壓跟蹤控制信號(hào)，將電壓跟蹤控制信號(hào)作為晶閘管控制電抗器的輸入，晶閘管控制電抗器輸出晶閘管的開關(guān)通斷信號(hào)控制晶閘管控制電抗器的導(dǎo)通時(shí)間，即對(duì)應(yīng)不同導(dǎo)通角，達(dá)到對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?；同時(shí)引入晶閘管控制電抗器與電網(wǎng)連接處電壓作為反饋構(gòu)成閉環(huán)控制。本發(fā)明的工作原理為本發(fā)明所提到的一種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，主控制部分由ー個(gè)模糊控制單元與一個(gè)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元組成。
根據(jù)檢測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過模糊控制單元的專家決策得到?jīng)Q策信號(hào)再由從自適應(yīng)神經(jīng)
網(wǎng)絡(luò)中得到的決策信號(hào)％2相加，得到最終的決策信號(hào)，通過PWN技術(shù)得到有源濾波器逆
變器的控制信號(hào)以及TCR觸發(fā)電路的輸入控制信號(hào)，控制有源濾波器與TCR實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量的綜合治理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為本發(fā)明的方法不僅可以快速高效治理系統(tǒng)中的諧波，同時(shí)能動(dòng)態(tài)快速地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，有效地保證了負(fù)荷和系統(tǒng)的穩(wěn)定性；自適應(yīng)伸進(jìn)網(wǎng)絡(luò)控制單元的應(yīng)用提高了信息處理能力和適應(yīng)能力，提高了系統(tǒng)的智能水平，對(duì)于電能質(zhì)量的綜合治理具有重大意義。


圖I為本發(fā)明ー實(shí)施例控制方法框 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例電能質(zhì)量綜合控制器結(jié)構(gòu)示意 圖3為現(xiàn)有的電能質(zhì)量綜合控制器結(jié)構(gòu)示意 圖4為本發(fā)明一實(shí)施例模糊控制原理 圖5為本發(fā)明一實(shí)施例自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖I和圖2所示,本發(fā)明ー實(shí)施例包括電能質(zhì)量綜合控制器,所述電能質(zhì)量綜合控制器包括有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器，所述有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器依次并接入電網(wǎng)和與電網(wǎng)連接的負(fù)載之間，電能質(zhì)量綜合控制器的模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法為
1)檢測(cè)電網(wǎng)三相電壓，ea、eb、ec、三相負(fù)載電流，iLaヽiLbヽiLc注入式有源濾波器
注入電流，I [la、^Llb、^Llc ;
2)根據(jù)采樣的負(fù)載電流值(!む、、〗&)與注入式有源濾波器注入電流值(Iite、
iLltM乍為輸入，通過ネ莫_化規(guī)則得到的信號(hào)與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)き各所得信號(hào) 行オ目加
得到初歩的信號(hào)，再引入注入式有源濾波器的注入電流作為反饋，通過PI控制得到注入式有源濾波器中逆變器的PWM調(diào)制波信號(hào)，最后通過PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的高效治理；
3)根據(jù)采樣的電網(wǎng)電壓值Wcj、％、ら)與系統(tǒng)期望電壓值做差，得到模糊控制單元與ANFIS的輸入信號(hào)。利用模糊化規(guī)則得到無(wú)功功率信號(hào)，然后與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元(ANFIS)所得的信號(hào)相加得到電壓跟蹤控制信號(hào)，利用電壓跟蹤控制信號(hào)作為TCR觸發(fā)電路的輸入，TCR觸發(fā)電路輸出TCR晶閘管的開關(guān)通斷信號(hào)控制TCR的導(dǎo)通時(shí)間，即對(duì)應(yīng)不同導(dǎo)通角，達(dá)到對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?。同時(shí)引入TCR (晶閘管控制電抗器)與電網(wǎng)連接處電壓作為反饋構(gòu)成閉環(huán)控制。4)注入式有源濾波器對(duì)諧波電流進(jìn)行跟蹤動(dòng)態(tài)補(bǔ)償作用，TCR對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，和動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償補(bǔ)償。在兩者的雙重作用下，完成對(duì)諧波和無(wú)功的高效動(dòng)態(tài)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)跟蹤不常常，達(dá)到綜合治理的目的治理。在進(jìn)行諧波治理時(shí)模糊控制單元對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行處理會(huì)得到相應(yīng)的輸出，但這個(gè)輸出會(huì)存在一定的誤差，此時(shí)與其并聯(lián)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元也會(huì)對(duì)相同的輸入進(jìn)行處理，輸出ー個(gè)信號(hào)與之前模糊控制單元所輸出信號(hào)相加得到更加精確的諧波控制信號(hào)，再引入逆變器的輸出電流與之前得到的信號(hào)做差通過PI控制器得到最終的PWM載波信 號(hào)，通過PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器的控制，完成諧波抑制。對(duì)無(wú)功進(jìn)行控制吋，對(duì)檢測(cè)的系統(tǒng)
電壓與電壓參考值處理得到4を；)2與Ae(Ir)2 ,再通過模糊控制單元與ANFis単元，得到
TCR的觸發(fā)電路輸入信號(hào)，通過查表控制TCR晶閘管的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功的連續(xù)補(bǔ)償。本發(fā)明要檢測(cè)電網(wǎng)三相電壓{ea、eb、ec ),三相負(fù)載電流(iLa、iLb、u )，注入
式有源濾波器注入電流、km、I Lk )，利用ー個(gè)模糊控制單元和ー個(gè)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
控制單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的快速抑制和對(duì)無(wú)功的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下
對(duì)于諧波治理
I)檢測(cè)電網(wǎng)三相負(fù)載電流(か、ILc )，注入式有源濾波器注入電流(iik、klb、iLic );
2)根據(jù)采樣的電流，通過模糊控制單元經(jīng)過模糊化、模糊推理、去模糊化，得到輸
出信號(hào)。3)因?yàn)閱为?dú)的模糊控制存在穩(wěn)態(tài)誤差等問題，根據(jù)大量工程數(shù)據(jù)訓(xùn)練的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元能根據(jù)采樣的電流，電壓值得到合適的補(bǔ)償信號(hào)，與模糊控制單元輸出的信號(hào)相加得到較好的載波信號(hào)，
4)得到的載波信號(hào)利用PWM技術(shù)，可以得到注入式有源濾波器中逆變器的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波治理。對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償
1)檢測(cè)電網(wǎng)三相電源電壓(％、eb)；
2)根據(jù)采樣的電流，通過模糊控制單元經(jīng)過模糊化、模糊推理、去模糊化，得到TCR觸發(fā)電路輸入信號(hào)；
3)通過TCR觸發(fā)電路控制TCR的關(guān)斷開通，控制TCR的相角，與FC(固定電容器)進(jìn)行組合實(shí)現(xiàn)無(wú)功的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償
參見圖3，與圖2對(duì)比可以看出本發(fā)明的不同之處，一般的電能質(zhì)量控制器由普通的有源濾波器通過變壓器與電網(wǎng)相連，對(duì)諧波進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，但這種結(jié)構(gòu)中有源濾波器(APF)直流側(cè)的電容承受電容較大，只能針對(duì)電壓等級(jí)較低的情況，且要求APF容量過大，成本較大。本發(fā)明采用注入式有源濾波器，因注入之路基波諧振支路的存在，使得其耐壓能力提升
大大降低了有源濾波器的容量，由于注入電容的存在，基波電壓基本由其承擔(dān)，故
具有無(wú)功靜補(bǔ)能力。由圖3可以看出，一般的電能質(zhì)量控制器使用固定電容器(FC)較多，雖然成本較低，但由于固定電容器不可變，無(wú)功的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償能力差，且有可能因?yàn)樨?fù)荷的變動(dòng)和系統(tǒng)運(yùn)行情況的改變發(fā)生諧振，從而存在一定風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明利用TCR與FC的組合搭配，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)功的實(shí)時(shí)快速動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，且降低了諧振的風(fēng)險(xiǎn)。本發(fā)明將這兩大部分的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，相對(duì)與一般的電能質(zhì)量控制器具有很凸顯的優(yōu)勢(shì)，且彌補(bǔ)了它的ー些缺陷。參見圖4，本發(fā)明使用的模糊控制單元的模糊化規(guī)則為
(1)如果e慶)的值和Ae(幻的值都為負(fù)，則M(幻值也為負(fù)；
(2)如果e狄)的值和Ae⑷的值都為正,則值也為正；
(3)如果的值和的值都為零,則M(k)值也為零；
(4)如果的值為零，Ae(k)的值為正,則M(た》值為正；
(5)如果e伏)的值為零，Ae(た)的值為正,則值為正；
權(quán)利要求
1.一種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，包括電能質(zhì)量綜合控制器，所述電能質(zhì)量綜合控制器包括有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器，所述有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器依次并接入電網(wǎng)和與電網(wǎng)連接的負(fù)載之間，其特征在于，該方法為 1)檢測(cè)電網(wǎng)三相電壓％、eb、ec，三相負(fù)載電流bJLb、iLc，有源濾波器注入電流 lUa、^Llb、^Lk ; 2)將采樣的負(fù)載電流值Iity、iLb、iLc與有源濾波器注入電流值l￡Ja、Im、iL]c作為輸入，通過將模糊化規(guī)則得到的信號(hào)與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元所得信號(hào)相加得到初步的信號(hào)，再引入有源濾波器的注入電流作為反饋，通過PI控制得到有源濾波器中逆變器的PWM調(diào)制波信號(hào)，通過PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波的高效治理； 3)將采樣的電網(wǎng)電壓值與系統(tǒng)期望電壓值做差，得到模糊控制單元與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元的輸入信號(hào)，利用模糊化規(guī)則得到無(wú)功功率信號(hào)，然后與自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元所得的信號(hào)相加得到電壓跟蹤控制信號(hào)，將電壓跟蹤控制信號(hào)作為晶閘管控制電抗器的輸入，晶閘管控制電抗器輸出晶閘管的開關(guān)通斷信號(hào)控制晶閘管控制電抗器的導(dǎo)通時(shí)間，即對(duì)應(yīng)不同導(dǎo)通角，達(dá)到對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?；同時(shí)引入晶閘管控制電抗器與電網(wǎng)連接處電壓作為反饋構(gòu)成閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述模糊化規(guī)則為 (1)如果e(幻的值和匕e(k)的值都為負(fù)，則M(.t)值也為負(fù)； (2)如果的值和Ae的的值都為正，則值也為正； (3)如果eft)的值和Ae⑷的值都為零，則μ(幻值也為零； (4)如果的值為零，Ae(k)的值為正，則《.(幻值為正； (5)如果的值為零，Ae(k)的值為正，則值為正； 其中4) = -，對(duì)于步驟2 )，，S獅蝴〕m=-hk-hkAe(k) = e(k)~e(k-l);對(duì)于步驟 3), 4 = Ure/- , ke(k) = e(k)-e(k--I)；為期望的電網(wǎng)電壓值，I為實(shí)際的電網(wǎng)電壓值，!a負(fù)載諧波電流值，- 為濾波器注入的諧波電流值,us()為經(jīng)過模糊算法的模糊公式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，其特征在于，自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元訓(xùn)練數(shù)據(jù)基于以下規(guī)則(O如果epr)的值和Δβ⑷的值都為負(fù)，則/值也為負(fù)；(2)如果e慶)的值和Ae伏)的值都為正，則/值也為正；(3)如果€該)的值和Δβ⑷的值都為零，則/值也為零；(4)如果的值為正小，Ae(k)的值為正小，則/值為正?。?5)如果的值為正大，&琳、的值為正大，則/值為正大； (6)如果e狄)的值為正大，Δβ(Α-)的值為正小，則/值為正??；(7)如果的值為負(fù)小，的值為負(fù),則f值為負(fù)?。黄渲?，/為自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制單元的輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電能質(zhì)量綜合控制器模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雙閉環(huán)控制方法，包括電能質(zhì)量綜合控制器，所述電能質(zhì)量綜合控制器包括有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器，所述有源濾波器、固定電容器、晶閘管控制電抗器依次并接入電網(wǎng)和與電網(wǎng)連接的負(fù)載之間，本發(fā)明通過將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)路控制與注入式有源電力濾波器相結(jié)合進(jìn)行諧波抑制，同時(shí)也將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)路控制作用于晶閘管控制電抗器TCR和固定電容器FC組成的靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC，對(duì)其進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，同時(shí)引入雙閉環(huán)的控制策略實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的優(yōu)化。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102820653SQ20121033601
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者涂春鳴, 帥智康, 盤宏斌, 肖凡, 楚烺, 張楊, 戴曉宗, 蔣玲, 姚鵬 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)