專利名稱：電壓不平衡跌落時電壓型pwm整流器定頻模型預測控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領域，特別涉及一種電網(wǎng)電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法。
背景技術：
近年來基于模型預測控制的功率變換器控制方法得到快速發(fā)展。模型預測控制是一種基于數(shù)學模型來預測控制對象未來響應的控制算法，算法中包含一個根據(jù)控制目標進行定義的價值函數(shù)，通過最小化價值函數(shù)，算法在每個采樣周期預測得到最佳電壓矢量作為下一周期的作用矢量。定頻式模型預測控制是模型預測控制的一個分支，該方法在模型預測控制中加入調制技術，具有開關頻率較低，易于電磁干擾設計等優(yōu)點。在電網(wǎng)電壓不平衡跌落時，基于定頻式模型預測控制器的PWM整流器交流側功率將產(chǎn)生二次脈動，嚴重影響整流器的運行品質。在電網(wǎng)電壓不平衡跌落時的情況下，傳統(tǒng)的PWM整流器定頻式模型預測控制方法是采用對稱分量理論對系統(tǒng)進行正、負序分解，計算正、負序電流給定值，再采用控制器對正、負序電流進行調節(jié)。系統(tǒng)運行時的正、負相序分解過程將會對控制系統(tǒng)的響應速度、控制精度和穩(wěn)定運行產(chǎn)生影響。另外，該方法控制結構復雜、運算量大、不能同時抑制系統(tǒng)的有功功率和無功功率波動。因此，有必要設計一種電網(wǎng)電壓不平衡跌落條件下電壓型PWM整流器的定頻式模型預測控制方法，在控制系統(tǒng)運行時，不需要復雜的正、負序分解又能夠同時抑制PWM整流器的輸入有功功率、無功功率脈動，保證系統(tǒng)的控制品質。
發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法，該方法可以在電網(wǎng)電壓不平衡跌落時的情況下，對PWM整流器的輸入有功功率、無功功率脈動同時進行抑制，提高定頻式模型預測控制在電壓不平衡跌落條件下對三相PWM整流器的控制效果。本發(fā)明的技術方案為一種電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電壓型PWM整流器系統(tǒng)三相電網(wǎng)電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；⑵、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標系下的電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過軟件鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓位置角和電網(wǎng)電壓旋轉角速度，以電壓位置角度為變換角對兩相靜止坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值進行Park變換，得到兩相旋轉坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流；(3)、根據(jù)兩相旋轉坐標下的電網(wǎng)電壓和輸入電流計算系統(tǒng)有功功率和無功功率實際值，將系統(tǒng)有功功率、無功功率二倍頻給定值與有功功率、無功功率實際值作差，分別經(jīng)過比例諧振控制器(I)、比例諧振控制器⑵并通過補償電壓計算得到有功功率、無功功率二倍頻補償電壓，將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實際值做差，經(jīng)過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為O ;
(4)、將α β平面分為六個扇區(qū)，根據(jù)電壓位置角度，確定電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據(jù)開關表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標系下的兩個電壓矢量和零矢量對應的電壓值，將此電壓值經(jīng)過Park變換，得到兩相旋轉坐標系下對應的電壓值；(5)、將步驟(4)中的得到的兩個電壓矢量和零矢量在兩相旋轉坐標系下對應的電壓與步驟(3)得到的二倍頻補償電壓作差，得到補償后的變換器輸入電壓；￠)、將步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、步驟(5)得到的補償后的變換器輸入電壓作為電流預測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(7)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的輸入電流值、步驟
(3)得到的d、q軸電流參考值、步驟(6)得到的d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時間計算模塊的輸入，得到各矢量的作用時間；(8)、將步驟(7)中的到的各矢量作用時間輸入到調制器，將調制器輸出的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。作為進一步的實施方式，步驟(7)中所述矢量持續(xù)時間計算模塊的表達式為
權利要求
1.一種電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電壓型PWM整流器系統(tǒng)三相電網(wǎng)電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測到的三相電網(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標系下的電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過軟件鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓位置角和電網(wǎng)電壓角速度，以電壓位置角度為變換角對兩相靜止坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值進行Park變換，得到兩相旋轉坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流；(3)、根據(jù)兩相旋轉坐標下的電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電流計算系統(tǒng)有功功率和無功功率實際值，將系統(tǒng)有功功率、無功功率二倍頻給定值與有功功率、無功功率實際值作差，分別經(jīng)過比例諧振控制器(I)、比例諧振控制器⑵并通過補償電壓計算得到有功功率、無功功率二倍頻補償電壓，將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實際值做差，經(jīng)過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為O; (4)、將α β平面分為六個扇區(qū)，根據(jù)電壓位置角度，確定電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據(jù)開關表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標系下的兩個電壓矢量和零矢量對應的電壓值，將此電壓值經(jīng)過Park變換，得到兩相旋轉坐標系下對應的電壓值；(5)、將步驟(4)中的得到的兩個電壓矢量和零矢量在兩相旋轉坐標系下對應的電壓與步驟(3)得到的二倍頻補償電壓作差，得到補償后的變換器輸入電壓；(6)、將步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、步驟(5)得到的補償后的變換器輸入電壓作為電流預測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(7)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的輸入電流值、步驟(3)得到的d、q軸電流參考值、步驟(6)得到的d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時間計算模塊的輸入，得到各矢量的作用時間；(8)、將步驟(7)中的到的各矢量作用時間輸入到調制器，將調制器輸出的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。
2.根據(jù)權利要求I所述的電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法，其特征在于所述步驟(7)中矢量持續(xù)時間計算模塊的表達式為 式中& -iBI-lBq，Glm、^dn^dl分別為所選矢量作用下d軸電流變化率，eqn、Al分別為所選矢量作用下q軸電流變化率，各矢量作用時間滿足WG=八。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法。本發(fā)明的技術方案要點為一種電壓不平衡跌落時電壓型PWM整流器定頻模型預測控制方法，將有功功率、無功功率二倍頻給定值與計算得到的輸入有功功率、無功功率作差，然后經(jīng)過比例諧振控制器，再通過補償電壓計算得到兩相靜止坐標系下的二倍頻補償電壓并補償?shù)筋A測模型中，由定頻預測控制原理得到三個矢量的作用時間發(fā)送到調制器，通過調制即可得到控制功率變換器的開關信號。本發(fā)明能夠有效抑制PWM整流器輸入功率的二倍頻波動，保證系統(tǒng)單位功率因數(shù)運行，有效提高整流器的運行品質。
文檔編號H02J3/24GK102946110SQ20121041600
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者王萌, 施艷艷 申請人:河南師范大學