專利名稱：電網電壓不平衡時電壓源型整流器模型預測控制方法
技術領域：
本發明涉及一種在不平衡電網電壓下電壓源型整流器的控制方法，屬于功率變換器控制領域。
背景技術：
電壓源型脈寬調制整流器具有網側電壓正弦化、單位功率因素、能量雙向流動及恒定直流電壓控制的優點，能夠實現電能“綠色變換”，因此在工業直流電源、變頻調速系統、無功功率補償、新能源(如太陽能、風力發電)等領域有著廣泛的應用前景。上述整流器優點是在假設電網電壓平衡的前提下，利用電流內環和電壓外環的雙閉環線性控制策略和非線性控制策略實現的。但在工程實際中，電壓源型整流器工作于不平衡狀態(如幅相不平衡、電壓突降、參數不平衡等)，交流負序電流以及負序電壓的存在，導致直流電壓中將出現2、4、…次諧波，交流電流中將出現3、5、…次諧波，對整流器的性能產生不良影響，嚴重時會引起整個系統的急劇惡化。目前國內外電網電壓不平衡時電壓源型整流器的控制策略，主要是設法消除或者抑制網側電流的基波負序分量和有限次諧波分量以及直流電壓中的諧波分量。在忽略進線電抗器的功率交換的情況下，抑制網側輸出有功功率的波動可以保持直流側電容電壓恒定且無二倍頻波動；當電壓源型整流器應用在大功率場合時，由于電力電子器件自身損耗的限制，其開關頻率一般較低，進線電抗器上的功率波動不能忽略，此時若采用抑制網側有功功率波動的控制策略，則電抗器上的有功功率波動需要直流側功率波動來抵消，造成直流側電容電壓波動無法消除，造成電容的頻繁充放電，嚴重時甚至影響整個系統的穩定運行。目前傳統的方法是通過控制電壓源型整流器交流端功率，理論上可消除直流電壓波動，但是卻存在電流指令的求解復雜，更多的變量引入使控制系統不易實現等，因此有必要尋求一種簡單有效的增強直流側電壓穩定控制的方法。此外，目前不平衡控制策略中一般采用比例積分(PI)、比例諧振(PR)控制器或者一些非線性控制器的電流內環，上述方法存在以下問題1)需要通過濾波器或延時算法獨立檢測正負序電流，存在穩態誤差或者時間延遲；2)采用鎖相環獲取同步信號，存在相移偏差和時間延遲；3)PI或者PR控制器的參數設計比較復雜，很難實現較好的電流跟蹤精度和響應速度；4)非線性控制器參數依賴性大，同時計算量大導致實時性差，限制了該策略的使用等。因此，當電網電壓發生暫態不平衡時，為了能使電壓源型整流器能穩定可靠運行，對控制系統的響應速度和精確跟蹤等性能要求更聞，電流內環控制應能夠提供一個相對聞的帶寬，保證對電流的快速精確跟蹤，盡可能地減少瞬態跟蹤時間。模型預測控制由于具有很好的動態特性，可以實現對參考值的精確跟蹤，具有計算量小，易于數字化實現等優點，因此可以設計一種模型預測控制方法，將其應用到電網電壓不平衡控制中，從而簡化系統控制算法，改善系統的控制性能
發明內容
本發明目的在于解決電網電壓不平衡時電壓源型整流器控制的現有問題，提供一種簡單易于實現的增強直流側電壓穩定控制的模型預測電流控制方法，可以在靜止坐標下保證對電流快速精確跟蹤的同時有效消除直流側電壓的波動，改善系統的電能質量；同時實現電壓源型整流器在暫態電網電壓不平衡時的可靠并網運行，提高整個系統的動態性和穩定性。為了實現上述目的，本發明提出的電網電壓不平衡時電壓源型整流器模型預測控制方法，采用以下技術方案一種電網電壓不平衡時電壓源型整流器模型預測控制方法，包括下列步驟(1)設三相電網電壓分別為ea、eb、e。，三相電網電流分別為ia、ib、i。，直流側電壓為Udc，分別將三相電網電壓和電流經abc/ α β坐標變換為兩相靜止坐標系下的電網電壓e α、e e 和電流 i α、i e ；(2)對兩相靜止坐標系下的電網電壓ea、ee進行正負序分量分離得到電網正序電壓<(f)、和負序電壓
權利要求
1.一種電網電壓不平衡時電壓源型整流器模型預測控制方法，其特征在于，包括下列步驟 (1)設三相電網電壓分別為ea、eb、e。，三相電網電流分別為ia、ib、i。，直流偵彳電壓為Udc，分別將三相電網電壓和電流經abc/a ^坐標變換為兩相靜止坐標系下的電網電壓％、ee和電流i a、i e ; (2)對兩相靜止坐標系下的電網電壓％、ee進行正負序分量分離得到電網正序電壓 、<(0和負序電壓<(0、e；(t)； (3)使用數字陷波器濾除實際直流電壓Udc中存在的二次諧波干擾，然后計算Udc與參考值Udc^f之間的誤差，將此誤差經過PI調節器運算后轉化為系統有功功率參考值Pav,； (4)整流器參考電流計算 令電壓源型整流器系統平均無功功率參考值Qav,M為0，由下列表達式計算兩相靜止坐標下的參考電流正、負序分量
2.根據權利要求1所述的電網電壓不平衡時電壓源型整流器模型預測控制方法，其特征在于，步驟(2)中采用下式所示的分解法對電網電壓ea、ee進行正、負序分量分離得到電網正序電壓<(/)、呤ひ)和負序電壓く(O、e；(t) ,gp
全文摘要
本發明屬于功率變換器控制領域，涉及一種電網電壓不平衡時電壓源型整流器模型預測控制方法，包括(1)將三相電網電壓和電流經abc/αβ坐標變換為兩相靜止坐標系下的電網電壓和電流；(2)對兩相靜止坐標系下的電網電壓進行正負序分量分離得到電網正序電壓和負序電壓；(3)計算有功功率參考值；(4)計算整流器在兩相靜止坐標系下的電流參考值；(5)進行模型預測電流控制選擇最優開關狀態。本發明可以在兩相靜止坐標下保證對電流快速精確跟蹤的同時有效消除直流側電壓的波動，改善系統的電能質量；同時實現整流器在暫態電網電壓不平衡時的可靠并網運行，提高整個系統的動態性和穩定性。
文檔編號H02M1/14GK103036462SQ20121049153
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者夏長亮, 何湘寧, 李瑞來, 周發強, 王志強 申請人:天津大學