[发明专利]不平衡电网电压下的PWM整流器模型预测控制方法

说明书

本发明属于电力电子变流控制技术领域，公开了一种不平衡电网电压下的PWM整流器模型预测控制方法，根据改进型功率模型计算当前时刻瞬时有功功率和瞬时无功功率；将参考母线电压平方项与实际母线电压平方项的误差信号送入比例积分调节器，获得有功功率参考值，无功功率参考值在控制器中进行给定；建立扰动观测器，将扰动观测器在线估计的扰动值前馈补偿到改进型预测功率模型中，计算出最优电压矢量；将最优电压矢量送入SVPWM模块，获得开关管脉冲信号。本发明提供的PWM整流器模型预测控制方法，该方法控制过程简单，动态响应快，在不平衡电网电压下可有效抑制电网电流谐波分量，并具有较强的抗模型和参数扰动能力。

技术领域

本发明属于电力电子变流控制技术领域，尤其涉及一种不平衡电网电压下的PWM整流器模型预测控制方法。

背景技术

目前，模型预测控制方法在电力电子领域得到了广泛的关注和研究。基于空间矢量调制的PWM整流器无差拍预测功率控制方法具有动态响应快，稳态纹波小，且开关频率恒定等特点。但是当三相电网电压不平衡时，电网电压出现负序分量，若采用传统模型预测功率控制策略，输入功率将产生脉动，且电网电流发生畸变。此外，模型预测控制策略的控制性能依赖于模型和参数的准确性，模型中因近似处理产生的误差以及参数变化引起的扰动会使得受控子系统之间存在交叉耦合，这将导致被控量无法准确跟踪参考值，并且在动态过程中各个子系统之间的相互干扰会延迟系统的响应时间，降低系统控制性能。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统模型预测控制方法在不平衡电网电压下存在电流畸变、功率脉动问题；当系统模型或参数不准确时系统性能下降。

解决以上问题及缺陷的难度为：系统的动态性能和稳态性能通常难以兼顾，传统PWM整流器模型预测功率控制方法虽然动态响应快、控制简单，但其控制性能依赖系统模型和参数的准确性，现有方法大都在理想平衡电网下提升系统鲁棒性。实际应用中工况复杂且多变，因此改进方法须在电网电压平衡和不平衡条件下均提升系统鲁棒性，并继承传统模型预测功率控制方法的优点。

解决以上问题及缺陷的意义为：当电网故障、单相负载接入等情况时，电网电压会出现不平衡状态，改进方法在电网电压平衡和不平衡条件下都能获得良好的动态性能和稳态性能，具有广阔的工程应用前景。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种不平衡电网电压下的PWM整流器模型预测控制方法。

本发明是这样实现的，一种不平衡电网电压下的PWM整流器模型预测控制方法，包括：

根据改进型功率模型计算当前时刻瞬时有功功率和瞬时无功功率；将参考母线电压平方项与实际母线电压平方项的误差信号送入比例积分调节器，获得有功功率参考值，无功功率参考值在控制器中进行给定；建立扰动观测器，将扰动观测器在线估计的扰动值前馈补偿到改进型预测功率模型中，计算出最优电压矢量；将最优电压矢量送入SVPWM模块，获得开关管脉冲信号。

进一步，所述不平衡电网电压下的PWM整流器模型预测控制方法包括以下步骤：

步骤一，采样当前时刻电网电压、电网电流，母线电容电压，对电网电压进行1/4周期延时，并采用改进型功率模型计算当前时刻瞬时有功功率和瞬时无功功率；

步骤二，将参考母线电压平方项与实际母线电压平方项的误差信号送入比例积分调节器，获得有功功率参考值，无功功率参考值在控制器中进行给定；

步骤三，建立扰动观测器，将扰动观测器在线估计的扰动值前馈补偿到改进型预测功率模型中，计算出最优电压矢量；

步骤四，将最优电压矢量送入SVPWM模块，获得开关管脉冲信号。

进一步，所述步骤一包括以下步骤：