[发明专利]基于模糊控制的三电平静止无功发生器直接功率控制方法

摘要

本发明公开了基于模糊控制的三电平静止无功发生器直接功率控制方法，具体按照以下步骤实施：步骤1：计算得到系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q；步骤2：确定有功功率偏差变量S_p和无功功率偏差变量S_q；步骤3：确定中点电压偏差变量S_n；步骤4：采用新型矢量选择法确定DPC策略的最终开关状态；步骤5：控制每相各开关器件的打开和关闭，使系统实际输出功率达到设定要求。本发明方法，系统瞬时有功功率异常波动消失，且瞬时无功功率的波动较小，同时，系统中点电压得到较好控制，可以有效的减小开关频率，从而减小开关损耗，同时在采样环节无需采样c相电压和电流，节省了一定的成本。

主权项

1.基于模糊控制的三电平静止无功发生器直接功率控制方法，采用电压型三电平中点钳位拓扑，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1：采集拓扑电路交流侧电压u_a、u_b和电流i_a、i_b的瞬时值，计算得到系统瞬时有功功率p和瞬时无功功率q：步骤2：应用模糊控制思想确定瞬时功率的滞环宽度H_p和H_q，从而确定有功功率偏差变量S_p和无功功率偏差变量S_q，所述有功功率偏差变量S_p和无功功率偏差变量S_q具体为：其中，x＝p,q，p*由直流侧给定电压U_dc*与反馈电压U_dc的差值经过PI控制器得到，q*由系统设定，H_p为瞬时有功功率的滞环宽度，H_q为无功功率的滞环宽度；所述滞环宽度H_p和H_q根据模糊控制思想来设定，具体设置过程为：(a)确定系统实际瞬时功率与理论瞬时功率的偏差Δp和Δq，其中，Δp为瞬时有功功率理论值对实际值的偏差，Δq为瞬时无功功率理论值对实际值的偏差，它们满足：(b)对Δp和Δq进行量化和限幅后变为‑1到1之间的数，以此作为模糊控制器的输入；(c)设计模糊控制器：模糊控制器的输入论域为[‑1,‑0.5,0,0.5,1]对应的模糊语言为{NB,NM,Z,PM,PB}，采用三角形隶属函数，模糊控制器的输出为三个滞环宽值，分别为H_x2、H_x1和H_x0，其中，x＝p,q；H_x2对应大环宽，H_x1对应中环宽，H_x0对应小环宽；输入输出规则对应关系为：当输入为NB和PB时，H_x＝H_x2，当输入为NM和PM时，H_x＝H_x1，当输入为Z时，H_x＝H_x0；步骤3：采集直流侧下电容电压u_dc2，确定中点电压偏差变量S_n；步骤4：根据确定的S_p、S_q和S_n，采用新型矢量选择法确定DPC策略的最终开关状态；步骤4.1：根据S_p、S_q，进行候选矢量初选①若则要求矢量满足②若则要求矢量满足③若则要求矢量满足④若则要求矢量满足其中，U为三相电源相电压有效值，u_rd和u_rq分别为各矢量在d轴和q轴上的投影值，d轴对应有功电压，q轴对应无功电压；步骤4.2：根据S_n的情况，对步骤4.1初选的候选矢量进行二次筛选步骤4.2.1：根据公式(9)确定不同矢量对应的中点电流i_o，以流出为正：i_o＝S_aci_a+S_bci_b   (9)步骤4.2.2：根据各矢量对应的i_o的符号和实际的S_n值对可选矢量进行二次筛选若S_n＝1，保留i_o>0对应的矢量，删除i_o<0对应的矢量；若S_n＝0，保留i_o<0对应的矢量，删除i_o>0对应的矢量；步骤4.3：以损耗为第一目标，以系统瞬时有功功率变化为第二目标筛选出最终矢量步骤4.3.1：对步骤4.2得到的矢量进一步筛选，选择与参考电压矢量在同一扇区的矢量作为最终矢量，以此来减小系统的开关损耗，参考电压矢量V_ref的求解公式如式(11)所示：步骤4.3.2：若步骤4.2的结果中不存在与V_ref同扇区的矢量，选择步骤4.2结果中与V_ref所在扇区邻近扇区的矢量作为最终矢量；步骤4.3.3：如果步骤4.3.1或者步骤4.3.2中得到的矢量不唯一，采用公式(12)确定选择不同矢量后导致的瞬时有功功率的误差，选择误差最小的矢量为最终矢量其中，Δp表示系统瞬时有功功率误差，p^*为系统的瞬时有功功率给定，在SVG系统中，p^*一般接近0；矢量V表示步骤4.3.1或者步骤4.3.2中得到的矢量，矢量I为系统电流矢量，其中i_a、i_b为交流侧三相电流的瞬时值，θ _v 为矢量V与矢量I的夹角；步骤5：根据步骤4中的开关状态，控制每相各开关器件的打开和关闭，使系统实际输出功率达到设定要求。