[发明专利]一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法，将电压矢量分区间计算引入模型预测控制中，并结合矢量占空比调制方法，可有效实现零序环流降低和处理器计算时间减小。直接分析控制系统中不同电压矢量组合对环流的影响，进而将36个电压矢量组合分成4个区间，拟降低零序环流和减小处理器计算负担；通过优化选定区间内的有效矢量占空比，将控制周期分为两个部分，有效矢量仅仅作用于一个控制周期的一部分，而剩下时间选择零矢量，进一步提高系统环流抑制精度；最后将选定区间内的电压矢量进行循环寻优计算。无需额外增加硬件装置，即可解决环流引起的不均流和波形畸变等问题，提高了系统可靠性和效率。

主权项

1.一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：通过电压PI控制器(1)实时计算整流器网侧d轴电流参考值i_d1^*/i_d2^*；步骤2：通过锁相环模块(2)得到相位角θ，结合相位角θ和三相电网电压(10)实时获得整流器网侧d/q轴电压e_d/e_q；步骤3：通过坐标变换器(3,4)实时计算整流器I(11)的网侧d/q/z轴电流i_d1/i_q1/i_z1和整流器II(12)的网侧d/q轴电流i_d2/i_q2；步骤4：将获得的整流器网侧d/q轴电压、网侧d/q轴电流和网侧d轴电流参考值输入整流器网侧桥臂中点电压参考值计算模块(7)，计算(k+1)时刻的整流器网侧桥臂中点电压参考值v_d1^*(k+1)/v_q1^*(k+1)和v_d2^*(k+1)/v_q2^*(k+1)；步骤5：所述整流器I(11)的网侧z轴电流i_z1即为并联PWM整流器的零序环流，将所述零序环流输入电压矢量区间选择模块(5)判断电压矢量区间，所述零序环流超过控制系统中的环流最大可承受值时选择的电压矢量区间经占空比计算模块(6)计算有效矢量占空比δ，然后将选定电压矢量区间内的基本电压矢量进行PARK变换得到(k+1)时刻的整流器网侧桥臂中点电压预测值v_d1(k+1)/v_q1(k+1)和v_d2(k+1)/v_q2(k+1)；步骤6：根据选定电压矢量区间的不同，分别构建价值函数g₁和g₂，具体的：当选择经所述占空比计算模块(6)计算的电压矢量区间时，将当前时刻零序环流i_z1、环流参考值i_z1^*、(k+1)时刻整流器网侧桥臂中点电压参考值v_d1^*(k+1)/v_q1^*(k+1)和v_d2^*(k+1)/v_q2^*(k+1)、(k+1)时刻网侧桥臂中点电压预测值v_d1(k+1)/v_q1(k+1)和v_d2(k+1)/v_q2(k+1)以及选定区间内的有效矢量占空比δ输入价值函数I(8)，建立价值函数g₁如式(7.1)所示；其中，λ为环流误差权重系数，t_s为有效矢量的作用时间，S₁为有效矢量环流变化率，S₀为零矢量作用时的环流变化率，T_s为电流采样周期；当选择未经所述占空比计算模块(6)计算的电压矢量区间时，将(k+1)时刻整流器网侧桥臂中点电压参考值v_d1^*(k+1)/v_q1^*(k+1)和v_d2^*(k+1)/v_q2^*(k+1)，以及(k+1)时刻网侧桥臂中点电压预测值v_d1(k+1)/v_q1(k+1)和v_d2(k+1)/v_q2(k+1)输入价值函数II(9)，建立价值函数g₂如式(7.2)所示；步骤7：优化所述价值函数g₁和g₂获得最优电压矢量分别送给整流器I和整流器II，具体方法为：依次代入选择的基本电压矢量，若选择经所述占空比计算模块(6)计算的电压矢量区间，当价值函数g₁取最小值时，分别将有效矢量、零矢量及有效矢量占空比δ送至整流器I(11)和整流器II(12)；若选择未经所述占空比计算模块(6)计算的电压矢量区间，当价值函数g₂取最小值时，分别将有效矢量送至整流器I(11)和整流器II(12)。