[发明专利]一种基于虚拟矢量的并联PWM整流器环流抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟矢量的并联PWM整流器环流抑制方法，根据矢量合成原理，将基本电压矢量两两合成，得到6个虚拟非零矢量与1个虚拟零矢量，进而采用基于虚拟矢量的模型预测电流控制算法实现并联PWM整流器的直流侧电压输出稳定、网侧电流正弦、单位功率因数以及零序环流抑制等控制要求。与常规方法不同的是，该方法无需增加硬件装置与闭环控制即可有效抑制零序环流，解决环流引起的输入电流畸变与不平衡等问题，提高系统可靠性和效率。

技术领域

本发明属于电力电子应用领域，具体涉及一种基于虚拟矢量的并联PWM整流器环流抑制方法。

背景技术

并联PWM整流器被广泛应用于在大功率应用领域以满足大电流要求，提高系统额定功率、可靠性和效率，具有成本低和高灵活性等优点。然而共直流母线与交流侧直接并联的设计形成了零序环流通路，当并联模块间存在硬件参数或是控制效果的差异时，控制系统将会产生零序环流。零序环流会带来额外的开关损耗、导致电感饱和并引起网侧电流畸变，降低系统效率的同时还会使功率开关管发热严重，甚至导致其烧毁。因此，环流抑制已成为并联PWM整流器的一个研究热点。

为抑制系统零序环流，国内外学者提出了多种控制方案，但是绝大部分都围绕着空间矢量调制算法进行的。模型预测控制具有控制思想简单、动态响应快、易于实现多目标控制等优势得到了学者们的广泛关注。然而，很少有学者利用模型预测控制控制并联PWM整流器系统存在的零序环流。此外，采用模型预测控制抑制零序环流势必会给控制器带来额外的计算负担。因此，研究一种能够提高环流控制精度和处理器计算时间减小的并联PWM整流器模型预测控制系统具有广阔的应用前景。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种基于虚拟矢量的并联PWM整流器环流抑制方法，用于并联整流器的环流抑制。

技术方案：一种基于虚拟矢量的并联PWM整流器环流抑制方法，包括如下步骤：

步骤1：在每一个控制周期中，采样直流侧输出电压u_dc，通过电压PI控制器实时计算整流器网侧d轴电流参考值i_d1^*/i_d2^*；

步骤2：采样网侧三相电压e_abc，通过锁相环模块得到相位角θ与整流器网侧d/q轴电压e_d/e_q，采样VSR1与VSR2交流侧输入电流i_abc1与i_abc2，通过PARK变换计算电流dq轴分量i_d1/i_q1与i_d2/i_q2；

步骤3：将7个虚拟矢量分别代入预测模型，在线计算下一时刻输入电流dq轴分量i_d1(k+1)/i_q1(k+1)与i_d2(k+1)/i_q2(k+1)；其中，所述7个虚拟矢量包括一个虚拟零矢量[0.50.5 0.5]和6个虚拟非零矢量[1 0.5 0]，[0.5 1 0]，[0 1 0.5]，[0 0.5 1]，[0.5 0 1]，[10 0.5]；

步骤4：根据控制目标构建价值函数g₁与g₂：

通过价值函数最小化模块优化价值函数g₁与g₂，将使得价值函数最小的虚拟矢量对应的三相桥臂占空比送入VSR1与VSR2的三相桥臂，进而获得期望的开关序列，控制并联PWM整流器网侧电流跟踪参考值。