一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法与流程

本发明属于智能电网技术领域，具体涉及一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法。

背景技术：

近年来，光伏发电、燃料电池、蓄电池等多种分布式直流电源的接入，使得双向交直流电能转换成为继续解决的重要问题。直流分布式电源一般通过建立直流微网，与大电网相连，形成分布式发电系统。电网与直流母线间通过双向交直流变换器和能量管理系统，实现能量在电网与分布式发电系统间的双向流动。

目前，多数关于双向交直流变换器的控制策略是采用脉宽调制，外部电压环控制直流侧电压恒定，内部电流环控制交流侧电流波形。在不平衡电网电压下，双向交直流变换器的传统控制方法是将电网电压和电流，采用锁相环技术进行正负序分离，对于正序和负序分量分别进行控制，计算量较大，控制复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有双向交直流变换器的采用脉宽调制的控制策略计算量较大，控制复杂的技术问题，从而提供一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法，步骤如下，

步骤S1，定义双向交直流变换器的开关状态S_i；

其中，i为交流电网的相，且i∈(a,b,c)；

S2，获取αβ两相静止坐标下双向交直流变换器的输出电压矢量U_j与开关状态S_i的表达式。

具体步骤为，S2.1，在abc三相静止坐标系下，获取双向交直流变换器的输出电压与开关状态S_i的计算公式，具体如下：

其中，U_dc为直流母线电压，u_an为双向交直流变换器的a相输出电压；u_bn为双向交直流变换器的b相输出电压；u_cn为双向交直流变换器的c相输出电压；S_a为a相的开关状态值；S_b为b相的开关状态值；S_c为c相的开关状态值。

S2.2，对步骤S2.1中的公式2进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下双向交直流变换器输出电压U_j与开关状态S_i的表达式，具体如下：

其中，u_α为输出电压的α分量；u_β为输出电压的β分量；U_dc为直流母线电压，S_a为a相的开关状态值；S_b为b相的开关状态值；S_c为c相的开关状态值。

S3，构造双向交直流变换器与输出电压矢量U_j有关的功率预测模型；

具体步骤为，S3.1，根据基尔霍夫定律，得到并网逆变器在三相静止坐标系下的状态方程；

其中，u_an为双向交直流变换器的a相输出电压；u_bn为双向交直流变换器的b相输出电压；u_cn为双向交直流变换器的c相输出电压；i_a为双向交直流变换器的a相输出电流；i_b为双向交直流变换器的b相输出电流；i_c为双向交直流变换器的c相输出电流；e_a为电网a相电压；e_b为电网b相电压；e_c为电网c相电压；L为电感；R为电阻；

S3.2，对步骤S3.1中的公式4进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下的状态方程；具体如下：

其中，L为电感；R为电阻；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；i_α为双向交直流变换器的输出电流的α分量；i_β为双向交直流变换器的输出电流的β分量；u_α为输出电压的α分量；u_β为输出电压的β分量；

S3.3，对步骤S3.2中的公式5进行离散化并整理，得到双向交直流变换器在t_k+1时刻预测电流：

式中，i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；i_α(k)为t_k时刻输出电流的α分量；i_β(k)为t_k时刻输出电流的β分量；e_α(k)为t_k时刻电网电压的α分量；e_β(k)为t_k时刻电网电压的β分量；u_α(k)为t_k时刻输出电压的α分量；u_β(k)为t_k时刻输出电压的β分量；L为电感；R为电阻；T_s为采样频率；

S3.4，根据步骤S3.3中的公式6，得到t_k+2时刻双向交直流变换器在t_k+2时刻预测电流；

式中，i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；i_α(k+2)为t_k+2时刻输出电流的α分量；i_β(k+2)为t_k+2时刻输出电流的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k+1)为t_k+1时刻输出电压的α分量；u_β(k+1)为t_k+1时刻输出电压的β分量；L为电感；R为电阻；T_s为采样频率；

S3.5，根据瞬时功率理论，得到电网侧的有功功率p和无功功率q的计算公式，具体为：

式中：e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；i_α为输出电流的α分量；i_β为输出电流的β分量；p为有功功率，q为无功功率；

S3.6，对于三相平衡电网，当采样频率T_s较高时，有：

S3.7，将步骤S3.6中的公式9代入步骤S3.5的公式8中，得到t_k+1时刻双向交直流变换器的功率预测模型：

式中，P(k+1)为t_k+1时刻有功功率预测值；Q(k+1)为t_k+1时刻无功功率预测值；P(k)为t_k时刻有功功率预测值；Q(k)为t_k时刻无功功率预测值；i_α(k)为t_k时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k)为t_k时刻输出电流预测值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k)为t_k时刻输出电压的α分量；u_β(k)为t_k时刻输出电压的β分量；L为电感；T_s为采样频率；

S3.8，根据步骤S3.7中的公式10得到t_k+2时刻并网逆变器与输出电压U_j有关的功率预测模型；具体为：

其中，P(k+1)为t_k+1时刻有功功率预测值；Q(k+1)为t_k+1时刻无功功率预测值；P(k+2)为t_k+2时刻有功功率预测值；Q(k+2)为t_k+2时刻无功功率预测值；i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k+1)为t_k+1时刻输出电压的α分量；u_β(k+1)为t_k+1时刻输出电压的β分量；L为电感；T_s为采样频率；

S4，计算αβ静止坐标下的输出电流参考值i_αref和i_βref；

具体步骤为，S4.1，在不平衡电网下，分别计算电网电压e、输出电流i的正序分量和负序分量；

式中：ω为dq坐标系旋转角速度，为电网电压在αβ坐标系的正序分量；为电网电压在αβ坐标系的负序分量；为电网电压在dq坐标系的正序分量；为电网电压在dq坐标系的负序分量；为输出电流在αβ坐标系的正序分量；为输出电流在αβ坐标系的负序分量；为输出电流在dq坐标系的正序分量；为输出电流在dq坐标系的负序分量；e_d⁺为电网电压在dq坐标系的d轴正序分量数值；e_q⁺为电网电压在dq坐标系的q轴正序分量数值；e_d^-为电网电压在dq坐标系的d轴负序分量数值；e_q^-为电网电压在dq坐标系的q轴负序分量数值；i_d⁺为输出电流在dq坐标系的d轴正序分量数值；i_q⁺为输出电流在dq坐标系的q轴正序分量数值；i_d^-为输出电流在dq坐标系的d轴负序分量数值；i_q^-为输出电流在dq坐标系的q轴负序分量数值；

S4.2，获得dq坐标下的有功功率和无功功率与正负序分量之间的关系式；

具体步骤为：S4.2.1，根据瞬时功率理论，电网侧功率表示如下：

S＝ei^*＝p+jq (14)；

式中：

其中，p为有功功率，q为无功功率；p₀为有功功率的基准值；p_c2为有功功率的余弦脉动分量；p_s2为有功功率的正弦脉动分量；q₀为无功功率的基准值；q_c2为无功功率的余弦脉动分量；q_s2为无功功率的正弦脉动分量；

S4.2.2，将步骤S4.1中公式12和公式13代入步骤S4.2.1中的公式15，计算整理，得到dq坐标下的有功功率和无功功率与正负序分量之间的关系式：

式中：p₀为有功功率的基准值；p_c2为有功功率的余弦脉动分量；p_s2为有功功率的正弦脉动分量；q₀为无功功率的基准值；q_c2为无功功率的余弦脉动分量；q_s2为无功功率的正弦脉动分量；e_d⁺为电网电压在dq坐标系的d轴正序分量数值；e_q⁺为电网电压在dq坐标系的q轴正序分量数值；e_d^-为电网电压在dq坐标系的d轴负序分量数值；e_q^-为电网电压在dq坐标系的q轴负序分量数值；i_d⁺为输出电流在dq坐标系的d轴正序分量数值；i_q⁺为输出电流在dq坐标系的q轴正序分量数值；i_d^-为输出电流在dq坐标系的d轴负序分量数值；i_q^-为输出电流在dq坐标系的q轴负序分量数值；

S4.3，得到在αβ静止坐标系下，有功功率p、无功功率q与电网电压、输出电流及电网电压的90°延迟信号、输出电流的的90°延迟信号的关系式。

具体步骤如下：S4.3.1，在αβ静止坐标系下，计算90°延迟信号与正负序分量之间的关系：

假设αβ静止坐标系下的变量为x，则其90°延迟信号表示为x′，延迟信号与正负序分量之间的关系为：

x′＝x_αβ^+′+x_αβ^-′＝-jx_αβ⁺+jx_αβ^- (17)；

则x、x′与正负序分量的关系表示为：

S4.3.2，对步骤S4.3.1中的公式18求逆可得：

整理后，得到dq旋转坐标系和αβ静止坐标系的正负序分量之间的关系为：

S4.3.3，结合步骤S4.3.2中的公式19和公式20，得到dq坐标系下正负序分量与αβ坐标下变量及延迟信号之间的表达式：

S4.3.4，将步骤S4.3.3中的公式21代入步骤S4.2中的公式16，得到dq坐标下的有功功率和无功功率与正负序分量之间的关系式：

其中：

式中：i_α为输出电流的α分量；i_β为输出电流的β分量；i_α′为输出电流α分量的90°延迟信号；i_β′为输出电流β分量的90°延迟信号；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号。

S4.4，为消除双向交直流变换器功率的二次脉动，分为有功功率的二次脉动和无功功率的二次脉动；

为消除有功功率的二次脉动，实现双向交直流变换器有功功率的稳定输出，令：

根据步骤S4.3中的公式22和公式23求解公式24，得到输出电流参考值与有功功率、电网电压的α分量、β分量及延迟信号之间的表达式：

式中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号；p_ref为有功功率给定值；

为消除无功功率的二次脉动，实现双向交直流变换器无功功率的稳定输出，令：

根据步骤S4.3中的公式22和公式23求解公式26，输出电流参考值与无功功率、电网电压的α分量、β分量及延迟信号之间的表达式：

式中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；e_x为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号；q_ref为有功功率给定值；

S5，构造价值函数g；

其中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；λ为权重系数；i_α(k+2)为t_k+2时刻输出电流的α分量；i_β(k+2)为t_k+2时刻输出电流的β分量；P(k+2)为t_k+2时刻有功功率预测值；Q(k+2)为t_k+2时刻无功功率预测值；

S6，初始化，给定价值函数g的比较变量m，并给比较变量m和开关状态S_i赋初值；

S7，采集电网电压e_a、e_b、e_c，进行Clark变换得到电网电压的α分量e_α和β分量e_β，并对电网电压的α分量e_α、电网电压的β分量e_β分别进行90°延迟，得到电网电压α分量的90°延迟信号和电网电压β分量的90°延迟信号；采集双向交直流变换器的输出电流i_a、i_b、i_c并进行Clark变换得到双向交直流变换器输出电流的α分量i_α和β分量i_β，并对输出电流的α分量i_α和β分量i_β分别进行90°延迟，得到输出电流α分量的90°延迟信号和输出电流β分量的90°延迟信号；

S8，结合步骤S2和S7计算当前开关状态下的双向交直流变换器的输出电压U_j；

S9，结合步骤S3和步骤S8计算双向交直流变换器的第一次输出电流预测值和第一次功率预测值；

S10，结合步骤S3、步骤S8和步骤S9计算双向交直流变换器的第二次输出电流预测值和第二次功率预测值；

S11，结合步骤S4和步骤S7计算αβ静止坐标下的输出电流参考值i_αref和i_βref；

S12，结合步骤S5、步骤S9和步骤S10计算价值函数g；

S13，比较价值函数g与比较变量m的大小，并将最小值赋值给比较变量m；

S14，判断循环次数是否达到设定值，当循环次数小于设定值时，改变开关状态值，重复步骤S7-S13；当循环次数等于设定值时，输出最小价值函数g所对应的输出电压矢量U_j；输出电压矢量U_j所对应的开关状态应用于下一时刻，实现直接功率控制。

本发明将模型预测控制方法应用于不平衡电网下的双向交直流变换器，在传统模型预测电流控制基础上，利用αβ静止坐标系下的电压、电流以及它们的90°延迟信号表达电流参考值，用以消除有功功率脉动或无功功率脉动，减小电流畸变。采用两步预测，超前计算出最优电压矢量，对算法延时进行有效补偿，减小延时对系统性能产生的影响。加入延时补偿后，当采样频率较高时，本发明控制策略能够显著减小功率波动。

附图说明

图1为本发明双向交直流变换器故障容错结构示意图。

图2为本发明模型预测控制结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法，步骤如下，

步骤S1，定义双向交直流变换器的开关状态S_i；

其中，i为交流电网的相，且i∈(a,b,c)；

S2，获取αβ两相静止坐标下双向交直流变换器的输出电压矢量U_j与开关状态S_i的表达式。

具体步骤为，S2.1，在abc三相静止坐标系下，获取双向交直流变换器的输出电压与开关状态S_i的计算公式，具体如下：

其中，U_dc为直流母线电压，u_an为双向交直流变换器的a相输出电压；u_bn为双向交直流变换器的b相输出电压；u_cn为双向交直流变换器的c相输出电压；S_a为a相的开关状态值；S_b为b相的开关状态值；S_c为c相的开关状态值。

S2.2，对步骤S2.1中的公式2进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下双向交直流变换器输出电压U_j与开关状态S_i的表达式，具体如下：

其中，u_α为输出电压的α分量；u_β为输出电压的β分量；U_dc为直流母线电压，S_a为a相的开关状态值；S_b为b相的开关状态值；S_c为c相的开关状态值。

S3，构造双向交直流变换器与输出电压矢量U_j有关的功率预测模型；

具体步骤为，S3.1，根据基尔霍夫定律，得到并网逆变器在三相静止坐标系下的状态方程；

其中，u_an为双向交直流变换器的a相输出电压；u_bn为双向交直流变换器的b相输出电压；u_cn为双向交直流变换器的c相输出电压；i_a为双向交直流变换器的a相输出电流；i_b为双向交直流变换器的b相输出电流；i_c为双向交直流变换器的c相输出电流；e_a为电网a相电压；e_b为电网b相电压；e_c为电网c相电压；L为电感；R为电阻；

S3.2，对步骤S3.1中的公式4进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下的状态方程；具体如下：

其中，L为电感；R为电阻；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；i_α为双向交直流变换器的输出电流的α分量；i_β为双向交直流变换器的输出电流的β分量；u_α为输出电压的α分量；u_β为输出电压的β分量；

S3.3，对步骤S3.2中的公式5进行离散化并整理，得到双向交直流变换器在t_k+1时刻预测电流：

式中，i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；i_α(k)为t_k时刻输出电流的α分量；i_β(k)为t_k时刻输出电流的β分量；e_α(k)为t_k时刻电网电压的α分量；e_β(k)为t_k时刻电网电压的β分量；u_α(k)为t_k时刻输出电压的α分量；u_β(k)为t_k时刻输出电压的β分量；L为电感；R为电阻；T_s为采样频率；

S3.4，根据步骤S3.3中的公式6，得到t_k+2时刻双向交直流变换器在t_k+2时刻预测电流；

式中，i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；i_α(k+2)为t_k+2时刻输出电流的α分量；i_β(k+2)为t_k+2时刻输出电流的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k+1)为t_k+1时刻输出电压的α分量；u_β(k+1)为t_k+1时刻输出电压的β分量；L为电感；R为电阻；T_s为采样频率；

S3.5，根据瞬时功率理论，得到电网侧的有功功率p和无功功率q的计算公式，具体为：

式中：e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；i_α为输出电流的α分量；i_β为输出电流的β分量；p为有功功率，q为无功功率；

S3.6，对于三相平衡电网，当采样频率T_s较高时，有：

S3.7，将步骤S3.6中的公式9代入步骤S3.5的公式8中，得到t_k+1时刻双向交直流变换器的功率预测模型：

式中，P(k+1)为t_k+1时刻有功功率预测值；Q(k+1)为t_k+1时刻无功功率预测值；P(k)为t_k时刻有功功率预测值；Q(k)为t_k时刻无功功率预测值；i_α(k)为t_k时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k)为t_k时刻输出电流预测值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k)为t_k时刻输出电压的α分量；u_β(k)为t_k时刻输出电压的β分量；L为电感；T_s为采样频率；

S3.8，根据步骤S3.7中的公式10得到t_k+2时刻并网逆变器与输出电压U_j有关的功率预测模型；具体为：

其中，P(k+1)为t_k+1时刻有功功率预测值；Q(k+1)为t_k+1时刻无功功率预测值；P(k+2)为t_k+2时刻有功功率预测值；Q(k+2)为t_k+2时刻无功功率预测值；i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k+1)为t_k+1时刻输出电压的α分量；u_β(k+1)为t_k+1时刻输出电压的β分量；L为电感；T_s为采样频率；

S4，计算αβ静止坐标下的输出电流参考值i_αref和i_βref；

具体步骤为，S4.1，在不平衡电网下，分别计算电网电压e、输出电流i的正序分量和负序分量；

式中：ω为dq坐标系旋转角速度，为电网电压在αβ坐标系的正序分量；为电网电压在αβ坐标系的负序分量；为电网电压在dq坐标系的正序分量；为电网电压在dq坐标系的负序分量；为输出电流在αβ坐标系的正序分量；为输出电流在αβ坐标系的负序分量；为输出电流在dq坐标系的正序分量；为输出电流在dq坐标系的负序分量；e_d⁺为电网电压在dq坐标系的d轴正序分量数值；e_q⁺为电网电压在dq坐标系的q轴正序分量数值；e_d^-为电网电压在dq坐标系的d轴负序分量数值；e_q^-为电网电压在dq坐标系的q轴负序分量数值；i_d⁺为输出电流在dq坐标系的d轴正序分量数值；i_q⁺为输出电流在dq坐标系的q轴正序分量数值；i_d^-为输出电流在dq坐标系的d轴负序分量数值；i_q^-为输出电流在dq坐标系的q轴负序分量数值；

S4.2，获得dq坐标下的有功功率和无功功率与正负序分量之间的关系式；

具体步骤为：S4.2.1，根据瞬时功率理论，电网侧功率表示如下：

S＝ei^*＝p+jq (14)；

式中：

其中，p为有功功率，q为无功功率；p₀为有功功率的基准值；p_c2为有功功率的余弦脉动分量；p_s2为有功功率的正弦脉动分量；q₀为无功功率的基准值；q_c2为无功功率的余弦脉动分量；q_s2为无功功率的正弦脉动分量；

S4.2.2，将步骤S4.1中公式12和公式13代入步骤S4.2.1中的公式15，计算整理，得到dq坐标下的有功功率和无功功率与正负序分量之间的关系式：

式中：p₀为有功功率的基准值；p_c2为有功功率的余弦脉动分量；p_s2为有功功率的正弦脉动分量；q₀为无功功率的基准值；q_c2为无功功率的余弦脉动分量；q_s2为无功功率的正弦脉动分量；e_d⁺为电网电压在dq坐标系的d轴正序分量数值；e_q⁺为电网电压在dq坐标系的q轴正序分量数值；e_d^-为电网电压在dq坐标系的d轴负序分量数值；e_q^-为电网电压在dq坐标系的q轴负序分量数值；i_d⁺为输出电流在dq坐标系的d轴正序分量数值；i_q⁺为输出电流在dq坐标系的q轴正序分量数值；i_d^-为输出电流在dq坐标系的d轴负序分量数值；i_q^-为输出电流在dq坐标系的q轴负序分量数值；

S4.3，得到在αβ静止坐标系下，有功功率p、无功功率q与电网电压、输出电流、电网电压的90°延迟信号、输出电流的90°延迟信号的关系表达式。

具体步骤如下：S4.3.1，在αβ静止坐标系下，计算90°延迟信号与正负序分量之间的关系：

假设αβ静止坐标系下的变量为x，则其90°延迟信号表示为x′，延迟信号与正负序分量之间的关系为：

x′＝x_αβ^+′+x_αβ^-′＝-jx_αβ⁺+jx_αβ^- (17)；

则x、x′与正负序分量的关系表示为：

S4.3.2，对步骤S4.3.1中的公式18求逆可得：

整理后，得到dq旋转坐标系和αβ静止坐标系的正负序分量之间的关系为：

S4.3.3，结合步骤S4.3.2中的公式19和公式20，得到dq坐标系下正负序分量与αβ坐标下变量及延迟信号之间的表达式：

S4.3.4，将步骤S4.3.3中的公式21代入步骤S4.2中的公式16，得到dq坐标下的有功功率和无功功率与正负序分量之间的关系式：

其中：

式中：i_α为输出电流的α分量；i_β为输出电流的β分量；i_α′为输出电流α分量的90°延迟信号；i_β′为输出电流β分量的90°延迟信号；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号。

S4.4，为消除双向交直流变换器功率的二次脉动，分为有功功率的二次脉动和无功功率的二次脉动；

为消除有功功率的二次脉动，实现双向交直流变换器有功功率的稳定输出，令：

根据步骤S4.3中的公式22和公式23求解公式24，得到输出电流参考值与有功功率、电网电压的α分量、β分量及延迟信号之间的表达式：

式中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；e_x为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号；p_ref为有功功率给定值；

为消除无功功率的二次脉动，实现双向交直流变换器无功功率的稳定输出，令：

根据步骤S4.3中的公式22和公式23求解公式26，输出电流参考值与无功功率、电网电压的α分量、β分量及延迟信号之间的表达式：

式中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；e_x为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号；q_ref为有功功率给定值；

S5，构造价值函数g；

其中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；λ为权重系数；i_α(k+2)为t_k+2时刻输出电流的α分量；i_β(k+2)为t_k+2时刻输出电流的β分量；P(k+2)为t_k+2时刻有功功率预测值；Q(k+2)为t_k+2时刻无功功率预测值；

S6，初始化，给定价值函数g的比较变量m，并给比较变量m和开关状态S_i赋初值；

S7，采集电网电压e_a、e_b、e_c，进行Clark变换得到电网电压的α分量e_α和β分量e_β，并对电网电压的α分量e_α、电网电压的β分量e_β分别进行90°延迟，得到电网电压α分量的90°延迟信号和电网电压β分量的90°延迟信号；采集双向交直流变换器的输出电流i_a、i_b、i_c并进行Clark变换得到双向交直流变换器输出电流的α分量i_α和β分量i_β,并对输出电流的α分量i_α和β分量i_β分别进行90°延迟，得到输出电流α分量的90°延迟信号和输出电流β分量的90°延迟信号；

S8，结合步骤S2和S7计算当前开关状态下的双向交直流变换器的输出电压U_j；

S9，结合步骤S3和步骤S8计算双向交直流变换器的第一次输出电流预测值和第一次功率预测值；

S10，结合步骤S3、步骤S8和步骤S9计算双向交直流变换器的第二次输出电流预测值和第二次功率预测值；

S11，结合步骤S4和步骤S7计算αβ静止坐标下的输出电流参考值i_αref和i_βref；

S12，结合步骤S5、步骤S9和步骤S10计算价值函数g；

S13，比较价值函数g与比较变量m的大小，并将最小值赋值给比较变量m；

S14，判断循环次数是否达到设定值，当循环次数小于设定值时，改变开关状态值，重复步骤S7-S13；当循环次数等于设定值时，输出最小价值函数g所对应的输出电压矢量U_j；输出电压矢量U_j所对应的开关状态应用于下一时刻，实现直接功率控制。

本发明利用αβ静止坐标系下的电压、电流以及其90°延迟信号，无需传统的正负序分离控制，设计了改进的模型预测电流控制策略，消除有功功率或无功功率脉动，降低电流畸变。

并且为改善控制系统性能，使用两步预测法对延时进行补偿。t_k时刻采样并应用当前时刻开关状态，t_k+1时刻预测值作为所有开关状态预测的开始，对t_k+2时刻的功率进行预测，选出使价值函数最小的开关状态，待t_k+1时刻更新。虽然增加了t_k+2时刻的功率预测，但每次采样后能够立即更新开关状态。两者对比，延时补偿后具有更好的实时控制性能。