[发明专利]一种a相开路故障下三相四开关变换器模型预测控制方法

说明书

本发明提出了一种a相开路故障下三相四开关变换器模型预测控制方法，步骤为：根据变换器的开关状态得到变换器的电压矢量及其对应的第一电压值；采样k时刻变换器的三相输出电流和三相电网电压，并分别变换得到静止坐标系下的电流分量和电压分量；根据第一电压值、电流分量和电压分量预测k+1时刻的第一电流值及第一目标函数和电压矢量的作用时间；再根据作用时间计算新的电压矢量及其对应的第二电压值；根据第二电压值、电流分量和电压分量预测k+1时刻的第二电流值及第二目标函数；根据第二目标函数的大小选择最优电压矢量控制下一周期变换器的输出电流。本发明利用三相四开关和双矢量模型预测控制，提高了变换器的容错运行能力，降低了电流谐波。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是指一种a相开路故障下三相四开关变换器模型预测控制方法。

背景技术

近年来，光伏、风电等新能源并网发电技术得到蓬勃发展。三相六开关双向交直流变换器也因此而得到广泛应用。然后，在高频、高压、高温、大电流的工作环境下，三相六开关双向交直流变换器极易出现开路故障，进而会影响含三相六开关双向交直流变换器的光伏、风电系统的可靠性。

目前已经有许多变换器模型预测控制方法申请了专利，比如申请号为201710154141.2，发明名称为一种双向交直流储能变换器故障容错均压控制方法，提出了一种三相六开关双向交直流变换器单相开路故障下的功率预测控制方法，并实现了直流电压平衡控制。然而，该发明方法每个控制周期仅使用一个电压矢量，导致其电流和功率纹波较大。文献[金楠,张涛,窦智峰,等.不平衡电网三相四开关变换器预测功率控制[J].电机与控制应用,2018,45(09):51-56.]提出了一种不平衡电网下三相四开关变换器的功率预测控制方法，实现了功率的灵活控制。然而，该方法也是在每个控制周期内仅使用一个电压矢量，导致电流和功率纹波较大。文献[马伟杰，章宝歌.基于电容电压平衡的三相四开关整流器FCS-MPPC策略[J].兰州交通大学学报，2018，37(6)：55-61]提出了一种三相四开关整流器的功率预测控制方法，并实现了直流电容电压平衡控制，但该方法仍然是每个周期只使用一个电压矢量，导致电流和功率的谐波较大。

发明内容

针对现有变换器模型预测控制方法存在的电流谐波较大的技术问题，本发明提出了一种a相开路故障下三相四开关变换器模型预测控制方法，首先将a相开路故障下的三相六开关双向交直流变换器重构为三相四开关结构，并对其进行控制，以实现故障冗余运行，然后设计了双矢量模型预测控制方法，通过每个控制周期使用两个矢量，明显降低了电流和功率的谐波，提高电能质量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种a相开路故障下三相四开关变换器模型预测控制方法，其步骤如下：

S1、定义a相开路故障时三相四开关变换器的开关状态S_a、S_b、S_c，根据开关状态S_b、S_c得到双向交直流变换器有四个电压矢量V_i(S_bS_c)，其中，i＝1,2,3,4，开关状态开关状态S_b、S_c等于0或1；

S2、根据步骤S1得到的电压矢量V_i(S_bS_c)对应的开关状态S_b、S_c以及变换器的直流侧电压U_dc计算电压矢量V_i(S_bS_c)对应的第一电压值u_αi和u_βi；