独立控制 _生活百科

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独立控制【独立控制】有源电力滤波器谐波独立控制的本质是实现 3 方面功能：1）谐波补偿频次可选；2）各选择次谐波补偿程度可独立设定；3）各选择次谐波可无静差补偿。独立的悬浮绕组控制系统，所需的转矩绕组气隙磁链的幅值和相位可通过独立的电压模型方法辩识得到。基于单冷源空调系统温湿度独立控制方法，对空调机组的热湿控制功能段及控制方式进行了改进。
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基本介绍中文名：独立控制
外文名：independent control
拼音：dú lì kòng zhì
所属类别：科学技术
涉及领域：各行各业
作用：独立控制
谐波独立控制概述随着电力电子等非线性负荷在工业和民用场合套用越来越广泛，电网中电流波形畸变更加严重，电能质量问题越来越显着。套用有源电力滤波器(active power filter，APF)被公认为治理电网谐波、改善电能质量的最有效手段。现阶段APF 有两个最重要的性能要求：1）高补偿精度，即要求补偿后的网侧电流总谐波畸变率和各次谐波含有率均达到GB/T 14549-93 规定的指标(或者企标的补偿后的网侧电流总谐波畸变率小于5%，进一步各次谐波畸变率均小于1%)；2）装置容量的灵活充分利用，如当补偿容量超过装置最大容量时进行分次输出限幅或者只对指定次谐波进行补偿。满足上述性能要求的最有效方法是实现APF 谐波独立控制，如图1 所示，其本质是实现APF 功能：1）谐波补偿频次可选；2）各选择次谐波补偿程度可独立设定(通常为0%~100%)；3）各选择次谐波无静差补偿。这3 方面功能不仅可使APF 对各次谐波的补偿精度大大提高，同时可实现其对输出容量最灵活和最充分地利用。提出一种基于多同步旋转坐标系的指定次谐波电流控制方法，各指定次谐波控制对应各同步旋转坐标系下PI 控制器，而且随着指定频次的增多，多控制器间容易产生耦合，参数难整定，计算量大。採用谐波集中检测结合多比例谐振器(multi-proportional resonant，MPR)的分次电流环，虽然较计算量减少，但控制系统模型一致，本质仍一样。提出採用谐波分次检测结合採用单PI 控制器集中电流环，并在检测环节中加入相位补偿以抑制检测环节和电流环固有时延对控制系统稳定性的影响，但其未解决採用单PI 控制器集中电流环跟蹤各选择频次谐波分量时存在的静差问题。综上，当前APF 谐波独立控制实现的研究存在以下问题：谐波集中检测和谐波分次检测，仅后者能实现谐波独立控制的功能1 和2；集中电流环和分次电流环，前者结构简单实现容易，但仅后者可以实现谐波独立控制的功能3，可是当电流环採用多个控制器时，控制系统複杂，随着控制器数目增多，参数难以整定，容易出现控制系统稳定性问题，计算量大。因此同时实现谐波独立控制的3 方面功能成为当前难点。针对以上问题，从APF 谐波独立控制实现的核心即谐波控制系统结构角度展开研究，将现有 APF 谐波控制策略分为4 类：1）谐波集中检测结合集中电流环；2）谐波集中检测结合分次电流环；3）谐波分次检测结合集中电流环；4）谐波分次检测结合分次电流环。多方面对比后，提出改进谐波分次检测结合集中电流环的谐波控制系统结构，具体包含选择次补偿和全补偿模式两种运行模式下结构。该方法充分利用两方面特性：1）集中电流环对输入的各频次分量增益固定且可得；2）谐波分次检测得到的各频次分量通过乘以校準增益后，其幅值和相位均可调节，从而通过谐波分次检测后再分次校準集中电流环静差，很好地实现了APF 谐波独立控制的3 方面功能，同时由于採用集中电流环，控制系统简单，参数易整定、不易出现稳定性问题。以多同步坐标繫结合採用单PI 控制器集中电流环为例，利用集中电流环频域特性，定性和定量地分析集中电流环静差，给出校準的具体方法。最后通过仿真和实验，验证本文所提出方法的可行性和优越性。1 APF 谐波控制系统结构1.1 简介APF 整机系统，由控制系统和功率系统两部分组成，其中控制系统包括 3 部分：谐波控制系统、直流电压外环和电网电压锁相环。谐波控制系统是 APF 控制系统核心，包括谐波检测和电流环两部分。从谐波控制系统结构角度进行对比分析，进一步提出了 APF 两种运行模式下的改进谐波独立控制系统结构。1.2 传统谐波控制系统结构1.2.1谐波集中检测结合集中电流环谐波集中检测结合集中电流环的传统谐波控制系统结构。其中谐波集中检测是指利用负载电流直接减去检测出的单频次分量(通常为基波正序分量等不需要 APF 补偿分量)得到总的全频段谐波指令电流，单频次分量检测常用的方法有离散傅里叶变换 (discrete Fouriertransformation，DFT)、瞬时无功等；集中电流环是指电流环开环部分採用单控制器，如比例积分(Proportional Integral，PI)(静止或者单同步坐标系下)或等效的单频次比例谐振器等。该结构简单易实现，但无法实现谐波独立控制，即谐波补偿频次的可选和程度的可设定，对谐波电流各频次分量的无静差跟蹤。1.2.2 谐波集中检测结合分次电流环谐波集中检测结合分次电流环结构的电流环採用多个控制器即各频次电流控制器，构成分次电流环。分次电流环控制器常为多比例谐振器或者多同步坐标系 PI，证明两者具有等效性，均可实现电流环对指定次谐波分量的无静差跟蹤，通过投入或者切出不同频次电流控制器以实现谐波补偿频次的选择。但是由于该结构採用谐波集中检测，无法实现对指定次谐波补偿的程度设定，也就不能完全实现谐波独立控制功能，而且分次电流环控制器随着选择频次的增多容易存在耦合，参数难整定，易出现稳定性问题。1.2.3 谐波分次检测结合集中电流环这种谐波分次检测结合集中电流环结构，採用谐波分次检测得到各需要补偿频次分量，再经过程度係数和频次选择，实APF 谐波独立控制功能 1 和 2；採用集中电流环，虽然避免了结构 2 中分次电流环的问题，但是存在对各指定频次谐波分量的跟蹤静差问题，即不能实现谐波独立控制功能 3，而且随着指定谐波频次的增高，静差会逐渐增大，大大降低 APF 的补偿精度。1.2.4 谐波分次检测结合分次电流环通过上面 3 种谐波控制系统结构，可很直接得到谐波分次检测结合分次电流环结构，但是实际套用中很少採用该结构，因为其运算量过大且占用大量的 DSP 资源，影响系统的实时性，且存在结构2 中分次电流环的问题，本文不再赘述。对比分析以上几种谐波控制系统结构，结构 1 虽然控制系统简单，但谐波独立控制3 方面功能均不能实现；结构 2 採用分次电流环实现了谐波独立控制功能 1 和 3，但由于採用谐波电流集中检测，不能实现谐波独立控制功能 2，且存在採用分次电流环的问题，即电流环控制器複杂、参数难调、易出现稳定性问题，占用资源过大；结构 3 与 2 相反，採用谐波分次检测实现谐波独立控制功能 1 和 2，但採用集中电流环虽然结构简单没有分次电流环的问题，可是不能实现谐波独立控制功能 3；结构 4 虽然可实现谐波独立控制 3 方面功能，但这是以控制系统过複杂、运算量和占用资源过大为代价，不适于实际套用。1.3 改进谐波分次检测结合集中电流环针对上述问题，在结构 3 基础上，根据以下两方面特性：1）集中电流环对输入的各频次分量增益固定，且可得；2）谐波分次检测得到的各频次分量通过乘以校準增益后，其幅值和相位均可调节，从而得到利用谐波分次检测后再分次校準集中电流环静差的改进谐波分次检测结合集中电流环的 APF 谐波控制系统结构，实现了谐波补偿频次可选、程度可设定的同时，实现了选择频次谐波无静差跟蹤补偿，即本文提出的 APF 谐波独立控制 3方面功能。改进结构包含两种运行模式，即指定次谐波补偿模式和全补偿模式。指定次谐波补偿模式，该模式下 APF 的谐波补偿频次可选，各选择频次谐波的补偿程度可独立设定，同时对各指定频次谐波分量可无静差跟蹤补偿，这种模式适用于需要补偿谐波频次数量不多的情况。全补偿模式，採用的方法是从负载电流中直接减去谐波分次检测的指定频次谐波分量，再加上校準集中电流环静差后的各频次谐波分量，即实现了谐波独立控制 3 方面功能，又实现了谐波全频段补偿，这种模式适用于需要大範围谐波频次补偿的情况。2集中电流环静差分析和校準2.1 简介建立採用静止坐标系PI 控制器的集中电流环模型，通过该模型频域特性，定性和定量分析集中电流环静差，并给出谐波分次检测校準集中电流环静差的方法。2.2 集中电流环静差分析APF 通常採用数字控制器，为便于分析，本文在连续域下对数字控制系统进行建模和分析。採用静止坐标系PI 控制器的集中电流环的连续域近似模型採用