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改进型改进型PID神经元控制算法在神经元控制算法在APF控制中的应用控制中的应用
随着控制技术的不断发展,利用新的控制技术以使APF获得更好的效果已成为大势所趋。具有自学习适应能力
的基于单神经元网络的PID控制算法,结构简单,且能够适应环境的变化,鲁棒性强,近年来成为研究的热点。
并联型有源电力滤波器是一种补偿电力系统谐波的电力电子装置,其直流侧的电压控制的效果将直接影响到APF的补偿结果。
传统的控制方法是采用PI控制器,因其结构简单,调整方便,目前已经得到广泛的应用。本文针对并联型APF的特点,对基于
单神经元网络的PID控制算法进行一定的改进并通过仿真,证实了其在并联型APF中应用的可行性和优越性。
1.引言
并联型有源电力滤波器是一种补偿电力系统谐波的电力电子装置,其主要的结构分为谐波检测,PWM信号生成,直流侧电压
控制及主电路4部分,其中,直流侧的电压控制的效果将直接影响到APF的补偿结果。传统的控制方法是采用PI控制器,因其
结构简单,调整方便,目前已经得到广泛的应用。但是随着控制技术的不断发展,利用新的控制技术以使APF获得更好的效果
已成为大势所趋。具有自学习适应能力的基于单神经元网络的PID控制算法,结构简单,且能够适应环境的变化,鲁棒性强,
近年来成为研究的热点。本文针对并联型APF的特点,对基于单神经元网络的PID控制算法进行一定的改进并通过仿真,证实
了其在并联型APF中应用的可行性和优越性。
2.并联型APF的传统控制方法
传统的直流侧电压控制方法是为直流侧电容提供一个独立的直流电源,常用一个二极管整流电路来实现。这种方法虽然能够保
证直流侧电压的稳定,但是需要设置一个专门的电路,增加了系统的复杂程度,也增加了系统的损耗和成本,因此目前已经不
采用这种方法。
现在直流侧电压的控制一般是通过对主电路进行适当的控制来实现,常用PI调节控制法,该方法将检测到的电容电压实际值与
给定的参考电压值相减,得到的差经过PI调节器得到调节信号,它叠加到瞬时有功电流的直流分量上,经运算在指令信号中包
含一定的基波有功电流,补偿电流发生电路根据产生补偿电流注入电网,使得有源电力滤波器的补偿电流中包含有一定的基波
有功电流分量,从而使APF的直流侧与交流侧交换能量,对APF的损耗进行补偿,将输出电压调节到给定值。
3.改进控制策略及算法
单神经元自适应PID控制的结构如图1所示:
该控制器是通过对加权系数的调整来实现自适应与自组织功能,其中,权系数的调整是按照有监督的Hebb学实现的。其控制
算法与学习算法为:
ηI、ηP、ηD分别为比例、积分、微分的学习速率,k为神经元的比例系数,其中k>0.对比例,积分,微分分别采用不同的学习
速率,以便对不同的权系数分别进行调整。
在该算法中,k值的选择尤为重要。k值越大,则快速性越好,但超调量偏大,容易造成系统的不稳定。若选择过小,则使系统
的快速性变差。
介绍了一种改进的单神经元PID自适应控制算法,该算法将加权系数学习修正部分进行了修改,将其中的xi(k)改为
e(k)+△e(k),改进后的算法如下:
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