基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法
【专利摘要】本发明涉及电力电子交直流变换领域，旨在提供一种基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法。该方法包括：三相参考输出电流的确定；变流器切换系统模型和切换子系统的建立；第一切换周期各子系统输出电流的预测；第一切换周期子系统的寻优；第二切换周期各子系统输出电流的预测；变流器实际切换状态的确定；系统误差的校正。本发明通过引入切换系统分析方法以及多步预测控制的相关理论，改善了变流器的性能，包括提升了输出功率的准确性、减少了谐波干扰和无功功率、简化了系统设计过程、减少了辅助设备的使用。
【专利说明】基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及基于切换系统多步预测控制的三相电压型DC/AC变流器控制方法，属于电力电子交直流变换领域。
【背景技术】
[0002]三相电压型DC/AC变流器作为电力电子领域最重要的功率器件之一，有巨大的应用市场，图1所示为变流器典型应用示意图。为提高效率、减少功率损失、减少对电网的影响，其控制方法一直受到研究领域的高度重视。传统的控制策略主要为双闭环PI控制(包括功率外环、电流内环)，该控制策略虽然可以满足目前应用领域的基本要求，但是PI参数很难设定准确，而且针对不同的应用对象PI参数都必须重新设定；再者，该方法会产生较大的谐波干扰和无功功率，需要配合高性能补偿和治理装置，增加了系统的复杂程度也增加了运行成本；另外，随着电力电子行业的快速发展以及电气设备精度要求的提高，变流器精度要求不断提高，该方法在一定程度上限制了变流器性能改善过程。因此，有必要寻找新的控制策略，突破传统限制因素，使变流器性能提升到新的高度。
[0003]由分析变流器的模型可知，变流器主要包含功率开关器件，使其包含连续和离散两种状态，为能在本质上提升变流器性能，同时考虑这两种状态成为必然。切换系统是一个由一个系列的连续或离散的子系统以及协调这些子系统之间起切换的规则组成的混合系统。也就是说，切换系统满足了变流器模型要求，可以运用于变流器的控制策略研究中。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于切换系统多步预测控制的三相电压型DC/AC变流器控制方法。本发明用于解决现有方法控制效果欠佳、谐波干扰大、参数调节复杂等问题，提升变流器的性能。
[0005]为解决技术问题，本发明的解决方案如下:
[0006]提供一种基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法，包括以下步骤:
[0007]( I)三相参考输出电流的确定
[0008]利用电压传感器获得当前电压，同时计算电压频率及相位，以理想交流电压波形预测一、二个切换周期后的电压；
[0009]根据参考功率值和预测电压，以无功功率为零为目标，计算第一、二切换周期参考电流值；
[0010](2)变流器切换系统模型和切换子系统的建立
[0011]将变流器的模型等效为切换系统模型，包括离散模型和连续模型；
[0012]确定变流器中三组IGBT开关状态，建立7个不同状态下的连续模型，即切换子系统；
[0013](3)第一切换周期各子系统输出电流的预测利用电流传感器获得当前时刻电流；[0014]根据步骤(2)所确立的子系统以及变流器网侧电阻和电感值，预测第一切换周期变流器各子系统的输出电流；
[0015](4)第一切换周期子系统的寻优
[0016]选取如下的评价函数，根据第一切换周期参考电流和各子系统预测电流寻找最接近参考值的三个子系统；
[0017]
【权利要求】
1.基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)三相参考输出电流的确定 利用电压传感器获得当前电压，同时计算电压频率及相位，以理想交流电压波形预测一、二个切换周期后的电压； 根据参考功率值和预测电压，以无功功率为零为目标，计算第一、二切换周期参考电流值； (2)变流器切换系统模型和切换子系统的建立 将变流器的模型等效为切换系统模型，包括离散模型和连续模型； 确定变流器中三组IGBT开关状态，建立7个不同状态下的连续模型，即切换子系统； (3)第一切换周期各子系统输出电流的预测利用电流传感器获得当前时刻电流； 根据步骤(2)所确立的子系统以及变流器网侧电阻和电感值，预测第一切换周期变流器各子系统的输出电流； (4)第一切换周期子系统的寻优 选取如下的评价函数，根据第一切换周期参考电流和各子系统预测电流寻找最接近参考值的三个子系统；
【文档编号】H02M7/537GK103684022SQ201310257303
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年6月23日 优先权日:2013年6月23日
【发明者】包哲静, 吴钢, 吴婷, 杨强, 颜文俊, 赵发坤, 贺惠民, 吴涛, 李善颖 申请人:浙江大学, 国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司