[发明专利]基于虚拟磁链的模型预测功率控制方法

说明书

本发明提供了一种基于虚拟磁链的模型预测功率控制方法，包括：用CDSC滤除掉变换器侧电压矢量v中的谐波；进入SOGI‑QSG模块；进行磁链计算；以及进行延时补偿和功率预测。本申请提出的基于虚拟磁链的模型预测功率控制方法，能够在电网不平衡且含谐波下运行。

技术领域

本发明涉及基于虚拟磁链的模型预测功率控制方法。

背景技术

传感器是一切高性能控制算法的基础。在实际应用中，PWM整流器需要三类传感器：一个直流母线传感器、两个相电流传感器和两个线电压传感器。通常直流母线电压传感器用于测量母线电压大小并用于过压和欠压保护，相电流传感器用于控制和过流保护，线电压用于获得电网幅值和角度信息。但是传感器比较昂贵，为了实现低成本高性能控制，许多学者研究了无传感器控制。无传感器除了能够降低硬件成本，还能减小空间，提高系统可靠性，更好抗干扰能力等。在PWM整流器上，无传感器控制分为无电网电压传感器控制和无电流传感器控制。由于电流传感器用于过流保护，电网电压在稳态可以很好的估计，所以无电网电压传感器控制更加实用。

目前的一些低通滤波器与纯积分环节并不等效，需要进行幅值和相角补偿，但是这些文献补偿没有考虑补偿负序基频电压。目前还提出了基于二阶广义积分器的虚拟磁链，巧妙地利用二阶广义积分器的功能得到磁链，不需要幅值和相角补偿，考虑了负序基频电压，在不平衡电网下可以完美运行性。由于二阶广义积分器对谐波有一定的抑制，不能消除，这种方法不能在不平衡且谐波下使用。

发明内容

本申请提出了一种改进的虚拟磁链方法，能够在电网不平衡且含谐波下运行。

本发明提供了一种基于虚拟磁链的模型预测功率控制方法，包括：用CDSC滤除掉变换器侧电压矢量v中的谐波；进入SOGI-QSG模块；进行磁链计算；以及进行延时补偿和功率预测。

在上述基于虚拟磁链的模型预测功率控制方法，其中，电网电压和交流侧阻抗被认为虚拟交流电机的相关物理量，R和L分别代表虚拟交流电机的定子电阻和漏感，电网电压由虚拟磁通感应产生，忽略掉等效电阻，PWM整流器的在两相静止坐标系的数学模型为

对(1-1)进行积分得到

定义Ψ_e＝∫edt和Ψv＝∫vdt，则(1-2)可以表示为

Ψ_e＝Li+Ψ_V (1-3)

积分传递函数为

纯积分有直流偏置问题，这将导致估计的磁链圆偏离中心，用低通滤波器代替纯积分环节，消除直流偏置，低通滤波器传递函数为

其中ω_c为截止频率。低通滤波器并不能等效纯积分，它导致输入信号的延迟和幅值衰减，因此需要进行幅值和相角补偿。令补偿环节为G_Lc(s)，根据等效原理得到

G(s)＝G_Lc(s)G_LPF(s) (1-6)

则求得补偿环节G_Lc(s)为

将s＝-jω_g代入(1-7)可以求出负序基波电压的补偿表达式为

将平衡和不平衡下的补偿值整理

其中|e_n|为负序电压的幅值；