[發明專利]一種單相PWM整流器電壓外環預測控制方法、裝置和單相PWM整流器

在審

• 申請號: 202111646909.0
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN114337338A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 譚國俊;張旭;吳翔;張偉鋒
• 申請（專利權）人: 徐州中礦大傳動與自動化有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/088
• 代理公司: 徐州先卓知識產權代理事務所(普通合伙) 32555
• 代理人: 陳俊杰

1.一種單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：該方法包括：

采集k時刻單相NPC三電平PWM整流器的狀態信息，所述狀態信息包括，網側電流、網側電壓及直流側電流；

根據單相NPC三電平PWM整流器的狀態信息，獲取單相NPC三電平PWM整流器的電位同步信號；

在電位同步信號下，構建單相NPC三電平PWM整流器功率和電流的數學模型；

基于單相NPC三電平PWM整流器功率和電流的數學模型，預測出k+1時刻單相NPC三電平PWM整流器的功率和電流的參考值。

2.根據權利要求1所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：所述根據單相NPC三電平PWM整流器的狀態信息，獲取單相NPC三電平PWM整流器的電位同步信號，包括：

根據單相NPC三電平PWM整流器的狀態信息，采用二階廣義積分器構建出正交信號；

建立正交信號和網側電壓之間的傳遞函數；

根據傳遞函數得出正交信號；

正交信號通過PLL得到網側電壓的電位同步信號。

3.根據權利要求1所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：所述在電位同步信號下，構建單相NPC三電平PWM整流器功率和電流的數學模型，包括：

根據瞬時功率理論，定義出兩相旋轉坐標系下的瞬時有功功率和無功功率；

通過鎖相環將電網電壓u_m固定在d軸上，得出有功功率和無功功率的值與；

建立電網電流與兩相旋轉坐標系中電流d軸和q軸分量的關系；

根據得出的有功功率和無功功率值與兩相旋轉坐標系中電流d軸和q軸分量的關系，換算得出單相NPC三電平PWM整流器功率和電流的數學模型。

4.根據權利要求3所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：所述單相NPC三電平PWM整流器功率和電流的數學模型為：

其中，所述p_g為有功功率值，q_g為無功功率值，u_d為d軸電壓分量。

5.根據權利要求1所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：所述基于單相NPC三電平PWM整流器功率和電流的數學模型，預測出k+1時刻單相NPC三電平PWM整流器的功率和電流的參考值，包括：

根據直流側功率，定義出工頻周期內直流側平均功率參考量、交流側的平均有功功率參考量，并得出整流器中平均功率的平衡；

引入預測步長N*，定義出下一時刻電容的平均參考電壓；

通過線性調節直流側電容電壓的方式計算中點電位處于動態平衡狀態下所需的平均直流側電流；

根據平均直流側電流和直流側電壓獲得直流側平均電阻，進而得到k+1時刻直流平均功率；

對k+1時刻直流平均功率進行濾波；

通過濾波后的k+1時刻直流側平均功率、交流側的平均有功功率參考量的平衡關系，預測出k+1時刻有功功率參考值；

根據預測出k+1時刻有功功率參考值，得出k+1時刻電流的參考值。

6.根據權利要求1所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：所述k+1時刻單相NPC三電平PWM整流器的功率參考值為：

其中，為k時刻網側電壓，為濾波后k+1時刻直流側的平均參考功率，為為濾波后k+1時刻直流側無功功率平均參考功率。

7.根據權利要求6所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制方法，其特征在于：所述k+1時刻單相NPC三電平PWM整流器的電流參考值為：

8.根據權利要求5所述的單相NPC三電平PWM整流器電壓外環預測控制裝置，其特征在于：所述對k+1時刻直流平均功率進行濾波；具體為：采用以100Hz(2f)為中心的陷波濾波器對直流側的平均參考功率進行濾波。