[發明專利]三相VIENNA整流器的無網壓傳感器的預測控制方法

有效

• 申請號: 202010023572.7
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111130366B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李山;蘇新柱;郭強;肖蕙蕙;陳嵐
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02J3/12;H02J3/16
• 代理公司: 重慶企進專利代理事務所(普通合伙) 50251
• 代理人: 周輝

本發明公開了一種三相VIENNA整流器的無網壓傳感器的預測控制方法，包括如下步驟：S1、對三相VIENNA整流器在三相靜止坐標系中的數學模型進行Clarke變換，建立兩相靜止坐標系下三相VIENNA整流器的數學模型；S2、采用虛擬磁鏈算法估算電網電壓；S3、采用二階低通濾波器取代步驟S2中的積分項；S4、以功率跟蹤誤差最小確定k+1時刻i_α和i_β的預測值和求得交流側電壓矢量V_α、V_β，得到空間矢量調制信號。本發明具有無需網壓傳感器和鎖相環，即可對實際電網電壓準確快速地追蹤，保持電網電壓電流同相運行等優點。

技術領域

本發明屬于電力電子變換技術領域，特別的涉及一種三相VIENNA整流器的無網壓傳感器的預測控制方法。

背景技術

VIENNA整流器是一種三電平拓撲，與兩電平整流器相比，該型整流器諧波含量更低、效率更高。與傳統三電平整流器相比，該型整流器所需要的開關器件更少，開關管所承受的應力低，也不需要設置死區時間。具有功率開關承受電壓應力低、功率開關數量少、功率密度大、輸入電流諧波含量少、對各種類型的PFC控制方法均具有良好的適應性的優點，因此在功率因數校正技術研究中得到了廣泛的應用。

目前，三相VIENNA整流器控制策略主要分為電流控制和功率控制兩大類。其中電流控制又可分為直接電流控制和間接電流控制，前者以網側電流作為反饋和被控量形成電流閉環，后者無電流環，但兩者都需采集電網電壓形成電壓環。而功率控制需提取電網電壓基波幅值、相位等信息來控制網側有功、無功功率，從而實現直流側輸出電壓恒定、單位功率因數運行等控制目標。由此可見，現有的各控制策略都依賴于電網電壓信息的正確提取。而在實際應用中，一般通過安裝電網電壓傳感器來獲得電網電壓信號，而安裝電網電壓傳感器既會增加系統成本和硬件復雜度、降低系統可靠性，還會引起噪聲、分辨率受限等問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種無需網壓傳感器和鎖相環，即可對實際電網電壓準確快速地追蹤，保持電網電壓電流同相運行的三相VIENNA整流器的無網壓傳感器的預測控制方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種三相VIENNA整流器的無網壓傳感器的預測控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對三相VIENNA整流器在三相靜止坐標系中的數學模型進行Clarke變換，建立兩相靜止坐標系下三相VIENNA整流器的數學模型：

其中，三相VIENNA整流器在三相靜止坐標系中的數學模型為：

式中：E_a、E_b、E_c分別為三相靜止坐標系下A、B、C相的電網電壓；i_a、i_b、i_c分別為三相靜止坐標系下A、B、C相的電感電流；L為濾波電感；R為濾波電感和線路的等效電阻；V_ao、V_bo、V_co分別表示A、B、C相交流側與直流側電容中性點o之間的電壓；V_oN表示o與電源中性點N之間的電壓；E_α、E_β、i_α和i_β分別為兩相靜止坐標系下的電網電壓和交流側電感電壓；V_α和V_β為兩相靜止坐標系下交流側電壓分量；

S2、采用虛擬磁鏈算法估算電網電壓：

S3、采用二階低通濾波器取代步驟S2中的積分項，其傳遞函數如下：