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基于离散状态空间的单相动态电压恢复器控制
摘要：
单相动态电压恢复器（DVR）是一种能够保护电力系统的电子设备，在供电系统中起着重要作用。本文提出的控制方法基于离散状态空间，包括两个阶段：故障检测和电压恢复。在故障检测阶段，采用了离散小波变换（DWT）来检测电压异常情况，通过模糊神经网络（FNN）建立异常检测模型，并进行实时监测。在电压恢复阶段，采用基于模型预测控制的单次求解方法，通过对DVR进行准确模型建立，实现电压恢复。通过仿真实验，证明该控制方法确保了电压稳定且实时可靠，并且提高了系统的功率质量。
关键词：单相动态电压恢复器，离散状态空间，离散小波变换，模糊神经网络，模型预测控制
一、绪论
单相动态电压恢复器（DVR）是一种基于电子技术的高速电力保护设备，其主要用于对电力系统进行电压调节和保护，确保系统的稳定性和可靠性。目前，国内外研究DVR的控制策略越来越深入，研究的重点是提高DVR的功率质量和控制精度。
本文提出了一种基于离散状态空间的DVR控制方法，包括故障检测和电压恢复两个阶段。在故障检测阶段，采用了离散小波变换（DWT）技术进行电压异常检测，在实时监测下建立了模糊神经网络（FNN）异常检测模型。在电压恢复阶段，采用基于模型预测控制的单次求解方法，对DVR进行准确的模型建立，实现电压的恢复。仿真实验表明，该方法能够稳定地保持输出电压在额定值附近，并提高系统的功率质量。
二、DVR概述
DVR是一种常用的有源过滤器，能够对电力系统中的电压进行快速调节和保护。它由两个主要部分组成：功率电子器件和控制系统。其中，功率电子器件通过转换器将电能从电网中转换到连接的负载，控制系统则实时监测电压的波动，通过反馈控制使输出电压稳定在额定值附近。
三、故障检测
在实际应用中，电力系统经常受到各种故障的影响，例如短路、过载、电压波动等，这些故障可能对系统的安全性和稳定性造成不利影响。因此，对于DVR来说，故障检测是非常关键的。本文中，我们采用了离散小波变换（DWT）技术进行故障检测。
DWT是一种多分辨率分析方法，它能够对信号进行时间-频率变换，通过分解时域信号来得到更多有用的信息。在本文中，我们将DWT应用于电压数据分析，将其离散化，通过计算不同分辨率的小波系数来检测电压故障。随后，我们通过模糊神经网络（FNN）建立异常检测模型，并在实时监测下进行异常检测。在实验中，我们发现该方法能够有效地检测信号中的异常情况，提高了系统的可靠性。
四、电压恢复
一旦发现电压异常，DVR需要采取相应的控制策略进行电压恢复。在本文中，我们采用了基于模型预测控制的单次求解方法。该方法通过对DVR进行准确的模型建立，使其能够准确地预测未来电压值，并根据预测结果进行反馈调整，从而实现电压的恢复。
具体地，我们首先通过离散状态空间方法对DVR进行建模，得到DVR的状态方程和观测方程。然后，我们确定了DVR的状态变量和控制变量，并基于设定的目标函数对控制量进行优化。最后，我们通过单次求解方法，采用最优化算法得到最优的控制策略，保证DVR的稳定性和输出电压的准确性。
五、仿真实验
为了验证本文提出的控制方法的有效性，我们进行了一系列的仿真实验。我们采用了MATLAB软件进行仿真模拟，模拟了不同环境下DVR的控制效果。在实验中，我们可以看到，该方法实现了对DVR的准确建模，并通过单次求解方法得到了最优控制策略，使得DVR的电压稳定在额定值附近，并且提高了系统的功率质量。
六、结论
本文提出了一种基于离散状态空间的DVR控制方法，包含故障检测和电压恢复两个主要阶段。在故障检测阶段，我们采用了DWT技术进行故障检测，通过模糊神经网络建立了异常检测模型。在电压恢复阶段，我们采用基于模型预测控制的单次求解方法，通过对DVR进行准确模型建立，实现了电压恢复，并提高了系统的功率质量。仿真实验表明，该控制方法确保了电压稳定且实时可靠。