[发明专利]电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法

摘要

本发明属于功率变换器控制领域，涉及一种电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法，包括：(1)将三相电网电压和电流经abc/αβ坐标变换为两相静止坐标系下的电网电压和电流；(2)对两相静止坐标系下的电网电压进行正负序分量分离得到电网正序电压和负序电压；(3)计算有功功率参考值；(4)计算整流器在两相静止坐标系下的电流参考值；(5)进行模型预测电流控制选择最优开关状态。本发明可以在两相静止坐标下保证对电流快速精确跟踪的同时有效消除直流侧电压的波动，改善系统的电能质量；同时实现整流器在暂态电网电压不平衡时的可靠并网运行，提高整个系统的动态性和稳定性。

主权项

1.一种电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)设三相电网电压分别为e_a、e_b、e_c，三相电网电流分别为i_a、i_b、i_c，直流侧电压为U_dc，分别将三相电网电压和电流经abc/αβ坐标变换为两相静止坐标系下的电网电压e_α、e_β和电流i_α、i_β；(2)对两相静止坐标系下的电网电压e_α、e_β进行正负序分量分离得到电网正序电压和负序电压(3)使用数字陷波器滤除实际直流电压U_dc中存在的二次谐波干扰，然后计算U_dc与参考值U_dc，ref之间的误差，将此误差经过PI调节器运算后转化为系统有功功率参考值P_av，ref；(4)整流器参考电流计算：令电压源型整流器系统平均无功功率参考值Q_av，ref为0，由下列表达式计算两相静止坐标下的参考电流正、负序分量：iα,refpiβ,refp=mn-nmeαpeβp]]>iα,refniβ,refn=-m-nn-meαneβn]]>其中，m=2Pav,ref3[(eαp)2+(eβp)2-(eαn)2-(eβn)2],]]>n=(1-1-4(ωLm)2)/2ωL]]>式中，为在两相αβ静止坐标系下的电网正序相电压；为在两相αβ静止坐标系下的电网负序相电压；为两相αβ静止坐标系下整流器正序电流参考值；为两相αβ静止坐标系下整流器负序电流参考值；L为网侧进线滤波电感；分别将上述参考电流的正序分量和负序分量相加，得出两相αβ静止坐标系下的系统电流参考值i_α，ref、i_β，ref；(5)进行模型预测电流控制,方法如下：(a)根据当前t_k时刻检测的电网电压和电流，由以下预测模型计算t_k+1时刻的电流值:iα(tk+1)=(1-RTsL)iα(tk)+TsL[(eα(tk)-uα(tk)]iβ(tk+1)=(1-RTsL)iβ(tk)+TsL[(eβ(tk)-uβ(tk)]]]>式中，R为进线电感内阻；T_s为采样周期；i_α(t_k)、i_β(t_k)是t_k时刻在两相αβ静止坐标系下的实际电流值；i_α(t_k+1)、i_β(t_k+1)是t_k+1时刻在两相αβ静止坐标系下的电流估算值；e_α(t_k)、e_β(t_k)是t_k时刻在两相αβ静止坐标系下的实际电网电压值；u_α(t_k)、u_β(t_k)是第k个采样周期内应用的开关状态所对应交流侧电压的αβ分量，初始时刻值可以设为0；（b）利用下式计算第k+1个采样周期内的每个开关状态所对应的交流侧电压u_α(t_k+1)、u_β(t_k+1)，即uα(tk+1)=23Udc(tk+1)[Sa-12(Sb+Sc)]uβ(tk+1)=33Udc(tk+1)(Sb-Sc)]]>式中，S_a、S_b、S_c为电压源型整流器三个上桥臂的开关状态；U_dc(t_k+1)是t_k+1时刻的直流侧电压；（c）由上述交流侧电压u_α(t_k+1)、u_β(t_k+1)，按照前述预测模型向前进一步预测t_k+2时刻在两相静止坐标系下的电流值i_α(t_k+2)、i_β(t_k+2)；（d）构造一个价值函数g：g＝|i_α，ref(t_k+2)-i_α(t_k+2)|+|i_β，ref(t_k+2)-i_β(t_k+2)|式中，i_α，ref(t_k+2)、i_β，ref(t_k+2)是t_k+2时刻电流参考值，通过价值函数g对每一个开关状态进行评估，选出使得价值函数最小的预测电流值所对应的开关状态；（e）根据步骤（d）中选出的开关状态，对电压源型整流器三个上桥臂上的开关进行控制，实现整流器的稳定运行。