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基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型變流器控制方法

文檔序號(hào):7352734閱讀:339來源:國知局
基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型變流器控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力電子交直流變換領(lǐng)域,旨在提供一種基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型變流器控制方法。該方法包括:三相參考輸出電流的確定;變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立;第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測(cè);第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu);第二切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測(cè);變流器實(shí)際切換狀態(tài)的確定;系統(tǒng)誤差的校正。本發(fā)明通過引入切換系統(tǒng)分析方法以及多步預(yù)測(cè)控制的相關(guān)理論,改善了變流器的性能,包括提升了輸出功率的準(zhǔn)確性、減少了諧波干擾和無功功率、簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、減少了輔助設(shè)備的使用。
【專利說明】基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型變流器控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型DC/AC變流器控制方法,屬于電力電子交直流變換領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三相電壓型DC/AC變流器作為電力電子領(lǐng)域最重要的功率器件之一,有巨大的應(yīng)用市場(chǎng),圖1所示為變流器典型應(yīng)用示意圖。為提高效率、減少功率損失、減少對(duì)電網(wǎng)的影響,其控制方法一直受到研究領(lǐng)域的高度重視。傳統(tǒng)的控制策略主要為雙閉環(huán)PI控制(包括功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)),該控制策略雖然可以滿足目前應(yīng)用領(lǐng)域的基本要求,但是PI參數(shù)很難設(shè)定準(zhǔn)確,而且針對(duì)不同的應(yīng)用對(duì)象PI參數(shù)都必須重新設(shè)定;再者,該方法會(huì)產(chǎn)生較大的諧波干擾和無功功率,需要配合高性能補(bǔ)償和治理裝置,增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度也增加了運(yùn)行成本;另外,隨著電力電子行業(yè)的快速發(fā)展以及電氣設(shè)備精度要求的提高,變流器精度要求不斷提高,該方法在一定程度上限制了變流器性能改善過程。因此,有必要尋找新的控制策略,突破傳統(tǒng)限制因素,使變流器性能提升到新的高度。
[0003]由分析變流器的模型可知,變流器主要包含功率開關(guān)器件,使其包含連續(xù)和離散兩種狀態(tài),為能在本質(zhì)上提升變流器性能,同時(shí)考慮這兩種狀態(tài)成為必然。切換系統(tǒng)是一個(gè)由一個(gè)系列的連續(xù)或離散的子系統(tǒng)以及協(xié)調(diào)這些子系統(tǒng)之間起切換的規(guī)則組成的混合系統(tǒng)。也就是說,切換系統(tǒng)滿足了變流器模型要求,可以運(yùn)用于變流器的控制策略研究中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是,克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型DC/AC變流器控制方法。本發(fā)明用于解決現(xiàn)有方法控制效果欠佳、諧波干擾大、參數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)雜等問題,提升變流器的性能。
[0005]為解決技術(shù)問題,本發(fā)明的解決方案如下:
[0006]提供一種基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型變流器控制方法,包括以下步驟:
[0007]( I)三相參考輸出電流的確定
[0008]利用電壓傳感器獲得當(dāng)前電壓,同時(shí)計(jì)算電壓頻率及相位,以理想交流電壓波形預(yù)測(cè)一、二個(gè)切換周期后的電壓;
[0009]根據(jù)參考功率值和預(yù)測(cè)電壓,以無功功率為零為目標(biāo),計(jì)算第一、二切換周期參考電流值;
[0010](2)變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立
[0011]將變流器的模型等效為切換系統(tǒng)模型,包括離散模型和連續(xù)模型;
[0012]確定變流器中三組IGBT開關(guān)狀態(tài),建立7個(gè)不同狀態(tài)下的連續(xù)模型,即切換子系統(tǒng);
[0013](3)第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測(cè)利用電流傳感器獲得當(dāng)前時(shí)刻電流;[0014]根據(jù)步驟(2)所確立的子系統(tǒng)以及變流器網(wǎng)側(cè)電阻和電感值,預(yù)測(cè)第一切換周期變流器各子系統(tǒng)的輸出電流;
[0015](4)第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu)
[0016]選取如下的評(píng)價(jià)函數(shù),根據(jù)第一切換周期參考電流和各子系統(tǒng)預(yù)測(cè)電流尋找最接近參考值的三個(gè)子系統(tǒng);
[0017]
【權(quán)利要求】
1.基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測(cè)控制的三相電壓型變流器控制方法,其特征在于,包括以下步驟: (1)三相參考輸出電流的確定 利用電壓傳感器獲得當(dāng)前電壓,同時(shí)計(jì)算電壓頻率及相位,以理想交流電壓波形預(yù)測(cè)一、二個(gè)切換周期后的電壓; 根據(jù)參考功率值和預(yù)測(cè)電壓,以無功功率為零為目標(biāo),計(jì)算第一、二切換周期參考電流值; (2)變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立 將變流器的模型等效為切換系統(tǒng)模型,包括離散模型和連續(xù)模型; 確定變流器中三組IGBT開關(guān)狀態(tài),建立7個(gè)不同狀態(tài)下的連續(xù)模型,即切換子系統(tǒng); (3)第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測(cè)利用電流傳感器獲得當(dāng)前時(shí)刻電流; 根據(jù)步驟(2)所確立的子系統(tǒng)以及變流器網(wǎng)側(cè)電阻和電感值,預(yù)測(cè)第一切換周期變流器各子系統(tǒng)的輸出電流; (4)第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu) 選取如下的評(píng)價(jià)函數(shù),根據(jù)第一切換周期參考電流和各子系統(tǒng)預(yù)測(cè)電流尋找最接近參考值的三個(gè)子系統(tǒng);
【文檔編號(hào)】H02M7/537GK103684022SQ201310257303
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月23日
【發(fā)明者】包哲靜, 吳鋼, 吳婷, 楊強(qiáng), 顏文俊, 趙發(fā)坤, 賀惠民, 吳濤, 李善穎 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
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