[发明专利]基于三相三开两电平整流器的直接功率边界控制方法

权利要求书

1.基于三相三开两电平整流器的直接功率边界控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：分析三相三开关两电平整流器的工作过程，运用坐标变换，建立同步旋转dq坐标系下整流器的数学模型；

步骤2：结合瞬时功率理论，将同步旋转dq坐标系下整流器的数学模型，转换成dq坐标系下以P，Q为变量的功率模型；

步骤3：分析三相三开关两电平整流器的边界控制条件，即以直流侧电压作为相平面的横轴，交流侧电流作为相平面的纵轴，建立标准相平面；在标准相平面内，不同状态下整流器具有不同的自然轨迹，分析交流侧电流降低和升高时整流器的自然轨迹；

步骤4：以功率量为基础，首先以交流侧电流降低和升高时整流器的自然轨迹，选择边界控制的自然开关面，然后使用这个自然开关面更新直接功率控制中功率滞环比较器输出的规则，最终得到基于三相三开关两电平整流器的直接功率边界控制方法；

有功功率滞环比较器输出S_p数值则采用规则如下：

I：若v_dc＜v_{n_T}，只有当σ_down＜0时，S_p＝1，其他情况下S_p＝0；

II：若v_dcv_{n_T}，只有当σ_up0时，S_p＝0，其他情况下S_p＝1；

基于三相三开关两电平整流器的直接功率边界控制方法如下：

先做如下定义：

式(14)、(15)中i_{n_T}、v_{n_T}是相平面上运行目标点的电流和电压；

通过交流侧电流降低时的自然轨迹λ_down和交流侧电流升高时的自然轨迹λ_up，选择的边界条件自然开关面为：

将αβ平面划分为12个矢量扇区，在αβ平面内，每个扇区均为30度，其相角范围可由式(18)来表示；

当电网电压矢量所在空间需要被确定时，先计算电网电压矢量E的相位角e_α、e_β为αβ坐标系下的交流侧电压然后利用式(18)确定电网电压矢量E所在区间；

三相三开两电平整流器的直接功率边界控制算法中无功功率滞环比较器输出S_q数值的规则为：

式(19)中q为瞬时无功功率估算值，q_r为瞬时无功功率参考值，H_q为无功功率滞环比较器的滞环宽度。

2.根据权利要求1所述基于三相三开两电平整流器的直接功率边界控制方法，其特征在于：步骤1中，分析三相三开关两电平整流器的工作过程，定义开关函数，建立三相三开关两电平整流器在三相静止坐标系下的数学模型；将坐标变换引入到系统的建模过程中，利用坐标变换，得到三相三开关两电平整流器在同步旋转dq坐标系下的数学模型。

3.根据权利要求1所述基于三相三开两电平整流器的直接功率边界控制方法，其特征在于：步骤2中，根据瞬时功率理论，得到基于dq坐标系下的瞬时有功功率和瞬时无功功率的计算式；采用电网电压定向，选取d轴的初始相角和a相初始相角相等，将上述计算式代入步骤1中所建立的同步旋转dq坐标系下的数学模型中，得到dq坐标系下以P，Q为变量的功率模型。

4.根据权利要求1所述基于三相三开两电平整流器的直接功率边界控制方法，其特征在于：步骤3中，以直流侧电压作为相平面的横轴，交流侧电流作为相平面的纵轴，建立相平面，经过标准化计算，得到标准化相平面内交流侧电流降低时和电流升高时整流器的自然轨迹。