[發明專利]基于虛擬磁鏈的三相Vienna整流器預測直接功率控制方法

在審

• 申請號: 201910020976.8
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109787491A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 馬輝;危偉;鐘明明;鄢圣陽
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.基于虛擬磁鏈的三相Vienna整流器預測直接功率控制方法，其特征在于，具體包括以下步驟，

步驟1：基于基爾霍夫定律及坐標變換技術建立αβ坐標系下三相Vienna整流器的數學模型；

步驟2：通過電流表及電壓表測量交流側輸入電流i_{x(x＝a、b、c)}、直流側上下電容電壓V_cp、V_cn以及負載電壓V_dc；并將所測得的abc坐標系下的交流側電感電流經坐標變換得到αβ坐標系下的電流i_α、i_β；

步驟3：采用交叉補償磁鏈觀測器，建立三相Vienna整流器在兩相靜止坐標系下的功率模型；

步驟4：在三相電路瞬時有功和無功功率原理的基礎上，建立無差拍預測直接功率控制模型，并結合拉格朗日線性插值法對第k+2時刻有功功率進行估算，給出αβ坐標系下控制電壓矢量的表達式；

步驟5：將直流側上下電容電壓差值V_cp-V_cn導入PI控制器中得到中位點平衡信號r，并將負載電壓V_dc(k)＝V_cp+V_cn導入到外環電壓PI控制器得到有功功率給定值p_ref；

步驟6：將步驟3中計算得到的兩相靜止坐標系下的瞬時功率導入到步驟4所建立的預測直接功率模型，計算出控制電壓矢量v_α、v_β；

步驟7：將步驟5中的中位點平衡信號r及步驟6計算所得的控制電壓矢量v_α、v_β導入到SVPWM中，得到三相Vienna整流器功率開關管控制信息，控制開關管動作。

2.根據權利要求1所述的基于虛擬磁鏈的三相Vienna整流器預測直接功率控制方法，其特征在于，步驟1中e_a、e_b、e_c為三相靜止坐標系下的電網電壓；i_a、i_b、i_c為三相靜止坐標系下的電感電流；S_a、S_b、S_c為Vienna整流器的開關函數；e_α、e_β、i_α、i_β為兩相靜止坐標系下的交流側電壓與電感電流；

假設系統三相對稱，三相Vienna整流器在abc靜止坐標系下的數學模型為

其中，e_abc、i_abc、V_abc分別為三相電網電壓、交流側輸入電流、三相開關管兩端電壓，L為網側濾波電感，R為網側等效電阻；利用坐標變換技術，可得兩相靜止αβ坐標系下的數學模型為

其中，e_αβ、i_αβ、V_αβ分別為兩相靜止αβ坐標系下三相電網電壓、交流側輸入電流、開關管兩端電壓，L、R分別網側濾波電抗器的電感、等效電阻；

對于三相Vienna整流器的每個橋臂而言，開關管兩端電壓V_abc可有V_dc、0、-V_dc/2三種電平狀態，定義對應的開關狀態為S_a、S_b、S_c∈{1,0,-1}，根據電壓矢量V_αβ與直流側電壓及開關狀態之間的關系可得：

式中S_a、S_b、S_c分別為abc三橋臂開關管所對應的開關函數；S_a、S_b、S_c∈{1,0,-1}

根據虛擬磁鏈的定義ψ＝∫Edt，并忽略交流側濾波電抗器等效電阻R，對式(2)的方程兩邊同時積分可得：

式中，ψ_αβ為交流側電壓磁鏈ψ在αβ坐標系下的分量，L為網側濾波電感。