[發明專利]一種雙向AC/DC變換器故障容錯模型及其控制方法

有效

• 申請號: 201710154118.3
• 申請日: 2017-03-15
• 公開（公告）號: CN106787662B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 金楠;鄭琦;付金華;楊紅衛;申永鵬;武潔;楊存祥;里昂·托伯特;韓東許;李晉
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院;河南龍翔電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M7/797
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發明公開了一種雙向AC/DC變換器故障容錯模型的控制方法，步驟如下，步驟S1，構造開關狀態S_i；S2，獲取輸出電壓U_j與開關狀態S_i的表達式；S3，構造功率預測模型；S4，構造價值函數g；S5，初始化；S6，采集電網電壓和輸出電流；S7，計算當前開關狀態下的輸出電壓U_j；S8，計算功率預測值；S9，計算價值函數g；S10，比較價值函數g與比較變量m的大小，并將最小值賦值給比較變量m；S11，判斷并輸出。本發明采用模型預測控制作為一種新型的控制策略，具有良好的自適應性和魯棒性，且不需要內環電流控制和PWM調制，控制方案容易實現，且輸出功率波形平穩，能夠容錯連續運行。

技術領域

本發明屬于智能電網的技術領域，具體涉及一種雙向AC/DC變換器故障容錯模型及其控制方法。

背景技術

大容量電能轉換系統的可靠性和故障容錯運行能力是電力電子裝置投運的首要基礎問題，也是構建堅強智能電網的前提基礎。在混合微電網中，雙向AC/DC變換器控制著直流母線和交流母線間的電能雙向流動，是連接混合微電網的“紐帶”和關鍵設備，對微電網的可靠運行發揮著重要作用。作為混合微電網控制雙向電能轉換的核心部件，雙向AC/DC變換器的正常工作是整個系統安全穩定運行的基礎，一旦出現故障將會造成直流微電網與交流微電網的解列，對電網造成很大的沖擊，威脅電網安全穩定運行和重要用戶的可靠用電。然而，大功率全控型開關器件應用在高電壓、大容量、高功率密度、高頻開關狀態時，浪涌、尖峰等瞬態過程會影響器件的可靠運行，使得變流器容易出現故障。因此，從提高可靠性角度對雙向AC/DC變換器故障容錯機制及控制方法研究具有重要意義。

為提高系統故障容錯能力，故障后重新配置變換器結構并結合相應的控制策略，以維持系統容錯連續運行。文獻“容錯三相四開關逆變器控制策略，中國電機工程學報，2010”提出基于補償電壓矢量的四開關逆變器SVPWM過調制方法，以提高直流電源電壓利用率。文獻“變頻器故障診斷及容錯控制研究綜述.電工技術學報,2015”揭示了四開關逆變器SVPWM控制的本質，即以兩路相位相差60°的正弦波為隱含調制函數的SPWM控制。文獻“三相四開關并聯有源電力濾波器的控制方法。電工技術學報,2014”分析了指令電壓矢量不能正常合成的原因，并根據不連續脈寬調制控制思想提出了一種不改變整流器拓撲結構的容錯控制算法。以上對變換器的故障容錯研究是基于SVPWM控制方法，需要進行坐標變換和扇區選擇，計算量偏大，算法復雜。

目前，在電機控制、PWM整流、并網逆變等單向電能轉換領域進行了故障容錯方法的相關研究，且常用的容錯控制策略，主要采用空間矢量脈寬調制(SVPWM)的雙環控制，即外部電壓環控制直流側電壓恒定，內部電流環控制交流側電流波形。對雙向AC/DC變換器的故障容錯方法研究較少，需要深入分析故障下控制策略對并網電能質量和交直流雙向電能轉換復雜過程的影響關系。

發明內容

現有變換器故障容錯控制是基于SVPWM控制方法，本發明要解決其需要進行坐標變換和扇區選擇，計算量偏大，算法復雜且雙向AC/DC變換器的故障容錯方法研究較少等技術問題，從而提供一種雙向AC/DC變換器故障容錯模型及其控制方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種雙向AC/DC變換器故障容錯模型的控制方法，步驟如下，

步驟S1，構造雙向AD/DC變換器故障模型的開關狀態S_i；

其中，i為交流電網的相，且i∈(a,b,c)；i相故障，有S_i＝1/2。

S2，獲取αβ兩相靜止坐標下雙向AC/DC變換器的輸出電壓矢量U_j與開關狀態S_i的表達式。