[发明专利]基于虚拟磁链的三相Vienna整流器预测直接功率控制方法

权利要求书

1.基于虚拟磁链的三相Vienna整流器预测直接功率控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤，

步骤1：基于基尔霍夫定律及坐标变换技术建立αβ坐标系下三相Vienna整流器的数学模型；

步骤2：通过电流表及电压表测量交流侧输入电流i_{x(x＝a、b、c)}、直流侧上下电容电压V_cp、V_cn以及负载电压V_dc；并将所测得的abc坐标系下的交流侧电感电流经坐标变换得到αβ坐标系下的电流i_α、i_β；

步骤3：采用交叉补偿磁链观测器，建立三相Vienna整流器在两相静止坐标系下的功率模型；

步骤4：在三相电路瞬时有功和无功功率原理的基础上，建立无差拍预测直接功率控制模型，并结合拉格朗日线性插值法对第k+2时刻有功功率进行估算，给出αβ坐标系下控制电压矢量的表达式；

步骤5：将直流侧上下电容电压差值V_cp-V_cn导入PI控制器中得到中位点平衡信号r，并将负载电压V_dc(k)＝V_cp+V_cn导入到外环电压PI控制器得到有功功率给定值p_ref；

步骤6：将步骤3中计算得到的两相静止坐标系下的瞬时功率导入到步骤4所建立的预测直接功率模型，计算出控制电压矢量v_α、v_β；

步骤7：将步骤5中的中位点平衡信号r及步骤6计算所得的控制电压矢量v_α、v_β导入到SVPWM中，得到三相Vienna整流器功率开关管控制信息，控制开关管动作。

2.根据权利要求1所述的基于虚拟磁链的三相Vienna整流器预测直接功率控制方法，其特征在于，步骤1中e_a、e_b、e_c为三相静止坐标系下的电网电压；i_a、i_b、i_c为三相静止坐标系下的电感电流；S_a、S_b、S_c为Vienna整流器的开关函数；e_α、e_β、i_α、i_β为两相静止坐标系下的交流侧电压与电感电流；

假设系统三相对称，三相Vienna整流器在abc静止坐标系下的数学模型为

其中，e_abc、i_abc、V_abc分别为三相电网电压、交流侧输入电流、三相开关管两端电压，L为网侧滤波电感，R为网侧等效电阻；利用坐标变换技术，可得两相静止αβ坐标系下的数学模型为

其中，e_αβ、i_αβ、V_αβ分别为两相静止αβ坐标系下三相电网电压、交流侧输入电流、开关管两端电压，L、R分别网侧滤波电抗器的电感、等效电阻；

对于三相Vienna整流器的每个桥臂而言，开关管两端电压V_abc可有V_dc、0、-V_dc/2三种电平状态，定义对应的开关状态为S_a、S_b、S_c∈{1,0,-1}，根据电压矢量V_αβ与直流侧电压及开关状态之间的关系可得：

式中S_a、S_b、S_c分别为abc三桥臂开关管所对应的开关函数；S_a、S_b、S_c∈{1,0,-1}

根据虚拟磁链的定义ψ＝∫Edt，并忽略交流侧滤波电抗器等效电阻R，对式(2)的方程两边同时积分可得：

式中，ψ_αβ为交流侧电压磁链ψ在αβ坐标系下的分量，L为网侧滤波电感。