[发明专利]电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法

权利要求书

1.一种电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)设三相电网电压分别为e_a、e_b、e_c，三相电网电流分别为i_a、i_b、i_c，直流侧电压为U_dc，分别将三相电网电压和电流经abc/αβ坐标变换为两相静止坐标系下的电网电压e_α、e_β和电流i_α、i_β；

(2)对两相静止坐标系下的电网电压e_α、e_β进行正负序分量分离得到电网正序电压和负序电压

(3)使用数字陷波器滤除实际直流电压U_dc中存在的二次谐波干扰，然后计算U_dc与参考值U_dc，ref之间的误差，将此误差经过PI调节器运算后转化为系统有功功率参考值P_av，ref；

(4)整流器参考电流计算：

令电压源型整流器系统平均无功功率参考值Q_av，ref为0，由下列表达式计算两相静止坐标下的参考电流正、负序分量：

iα,refpiβ,refp=mn-nmeαpeβp]]>

iα,refniβ,refn=-m-nn-meαneβn]]>

其中，

m=2Pav,ref3[(eαp)2+(eβp)2-(eαn)2-(eβn)2],]]>n=(1-1-4(ωLm)2)/2ωL]]>

式中，为在两相αβ静止坐标系下的电网正序相电压；

为在两相αβ静止坐标系下的电网负序相电压；

为两相αβ静止坐标系下整流器正序电流参考值；

为两相αβ静止坐标系下整流器负序电流参考值；

L为网侧进线滤波电感；

分别将上述参考电流的正序分量和负序分量相加，得出两相αβ静止坐标系下的系统电流参考值i_α，ref、i_β，ref；

(5)进行模型预测电流控制,方法如下：

(a)根据当前t_k时刻检测的电网电压和电流，由以下预测模型计算t_k+1时刻的电流值:

iα(tk+1)=(1-RTsL)iα(tk)+TsL[(eα(tk)-uα(tk)]iβ(tk+1)=(1-RTsL)iβ(tk)+TsL[(eβ(tk)-uβ(tk)]]]>

式中，R为进线电感内阻；T_s为采样周期；

i_α(t_k)、i_β(t_k)是t_k时刻在两相αβ静止坐标系下的实际电流值；

i_α(t_k+1)、i_β(t_k+1)是t_k+1时刻在两相αβ静止坐标系下的电流估算值；

e_α(t_k)、e_β(t_k)是t_k时刻在两相αβ静止坐标系下的实际电网电压值；

u_α(t_k)、u_β(t_k)是第k个采样周期内应用的开关状态所对应交流侧电压的αβ分量，初始时刻值可以设为0；

（b）利用下式计算第k+1个采样周期内的每个开关状态所对应的交流侧电压u_α(t_k+1)、u_β(t_k+1)，即

uα(tk+1)=23Udc(tk+1)[Sa-12(Sb+Sc)]uβ(tk+1)=33Udc(tk+1)(Sb-Sc)]]>

式中，S_a、S_b、S_c为电压源型整流器三个上桥臂的开关状态；

U_dc(t_k+1)是t_k+1时刻的直流侧电压；

（c）由上述交流侧电压u_α(t_k+1)、u_β(t_k+1)，按照前述预测模型向前进一步预测t_k+2时刻在两相静止坐标系下的电流值i_α(t_k+2)、i_β(t_k+2)；

（d）构造一个价值函数g：

g＝|i_α，ref(t_k+2)-i_α(t_k+2)|+|i_β，ref(t_k+2)-i_β(t_k+2)|

式中，i_α，ref(t_k+2)、i_β，ref(t_k+2)是t_k+2时刻电流参考值，通过价值函数g对每一个开关状态进行评估，选出使得价值函数最小的预测电流值所对应的开关状态；

（e）根据步骤（d）中选出的开关状态，对电压源型整流器三个上桥臂上的开关进行控制，实现整流器的稳定运行。

2.根据权利要求1所述的电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法，其特征在于，步骤（2）中采用下式所示的分解法对电网电压e_α、e_β进行正、负序分量分离得到电网正序电压和负序电压即

eαp(t)=12eα(t)-12sinγ[eβ(t-γω)-eβ(t)cosγ]eβp(t)=12eβ(t)-12sinγ[eα(t-γω)-eα(t)cosγ]]]>

eαn(t)=eα(t)-eαp(t)eβn(t)=eβ(t)-eβp(t)]]>

式中，γ为相移角度；ω为电网电压角频率；上标p、n分别代表正、负序分量；

eα(t)、eβ(t)为t时刻两相αβ静止坐标系下的电网相电压；

为t时刻两相αβ静止坐标系下的电网正序相电压；

为t时刻两相αβ静止坐标系下的电网负序相电压；

为时刻两相αβ静止坐标系下的电网相电压。