[發(fā)明專利]一種三相四開關(guān)整流器直接功率控制的模型預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410476613.2
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN105490565B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙金;周德洪
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

本發(fā)明公開了一種三相四開關(guān)整流器直接功率控制的模型預(yù)測控制方法，包括：A、通過整流器中電流傳感器、電壓傳感器分別測出三相電流、三相電網(wǎng)電壓和兩個(gè)直流側(cè)電容電壓；B、通過測量的直流電容電壓計(jì)算出四種開關(guān)組合(00,01,11,10)對應(yīng)的電壓矢量；C、根據(jù)測量的相電流和相電壓，預(yù)測整流器四個(gè)電壓矢量對應(yīng)的有功功率和無功功率以及電容電壓；E、計(jì)算四個(gè)電壓矢量代價(jià)函數(shù)：預(yù)測值與參考值分別相減后取絕對值，各項(xiàng)乘以權(quán)重系數(shù)相加。F、將使得代價(jià)函數(shù)最小的電壓矢量對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)施加到整流器中。該方法適用于三相四開關(guān)驅(qū)動(dòng)的各種整流、有源濾波系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于整流領(lǐng)域，具體涉及一種三相四開關(guān)功率變換器拓?fù)湎轮苯庸β士刂频哪Ｐ皖A(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

近年來，以由六開關(guān)三相全控型電力電子器件組成的整流器，由于其可以控制能量的雙向流動(dòng)，功率因數(shù)可控，良好的直流電壓調(diào)節(jié)性能，正弦的輸入電流等諸多優(yōu)點(diǎn)，在太陽能、風(fēng)能等可再生能源并網(wǎng)發(fā)電，有源電力濾波器，以及變頻調(diào)速等系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這其中，變換器能量密度高，電力電子器件又相對“脆弱”，一旦變換器某只功率管發(fā)生開路或短路故障，整個(gè)系統(tǒng)便喪失了正常工作的能力，甚至發(fā)生災(zāi)難性后果，尤其是不間斷電源的應(yīng)用場合。

隨著對整流器系統(tǒng)安全性、可靠性的要求越來越高，實(shí)時(shí)容錯(cuò)控制受到高度重視，然而大部分整流系統(tǒng)不配備冗余備份，這使得無冗余的三相四開關(guān)容錯(cuò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)受到更大的關(guān)注。在三相六開關(guān)整流器一相功率管故障以后，可以將該橋臂接入電容中性點(diǎn)，恢復(fù)系統(tǒng)功能。三相四開關(guān)整流器為三相六開關(guān)的整流器提供了一套無冗余的容錯(cuò)方案。在眾多針對三相四開關(guān)整流系統(tǒng)控制策略的專利和文獻(xiàn)中，其大致方法分為兩類：一類是假定直流電容電壓是恒定不變的，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)控制算法，由于電網(wǎng)的一相直接接到了電容中性點(diǎn)，相電流的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電容電壓的波動(dòng)和漂移，因此這類方法并不能用于實(shí)際系統(tǒng)；另一類是針對電容電壓波動(dòng)和漂移基于一些穩(wěn)態(tài)假定設(shè)計(jì)的控制算法，但是這種算法一般是穩(wěn)態(tài)的控制策略，其在電壓調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有三相四開關(guān)整流系統(tǒng)控制策略的不足，本發(fā)明提出了一種三相四開關(guān)功率變換器拓?fù)湎轮苯庸β士刂频哪Ｐ皖A(yù)測控制方法。該方法能在電容電壓波動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)高性能的無功功率和有功功率的閉環(huán)控制，而且還能抑制電容電壓的漂移，不需要脈寬調(diào)制器和坐標(biāo)變換。該方法適用于三相四開關(guān)驅(qū)動(dòng)的各種整流器、有源電力濾波器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三相四開關(guān)功率變換器拓?fù)湎轮苯庸β士刂频哪Ｐ皖A(yù)測控制方法，具體包括：

(1)通過整流系統(tǒng)的電流霍爾傳感器和電壓霍爾傳感器分別測出三相電流i_a^k,i_b^k,i_c^k，電容電壓u₁^k,u₂^k和電網(wǎng)相電壓e_ab^k,e_ac^k；并通過線電壓計(jì)算電網(wǎng)相電壓e_a^k,e_b^k,e_c^k；

(2)通過測量的電容電壓u₁^k,u₂^k計(jì)算四個(gè)電壓矢量V₁,V₂,V₃,V₄當(dāng)前時(shí)刻的值，通過電網(wǎng)相電壓e_a^k,e_b^k,e_c^k計(jì)算電壓矢量通過相電流i_a^k,i_b^k,i_c^k計(jì)算電流矢量的值，其中四種開關(guān)組合為00,10,11,01；