[发明专利]双矢量模型预测直接功率控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是指一种双矢量模型预测直接功率控制方法及装置。

背景技术

模型预测直接功率控制无需坐标旋转变换，具有算法简单、动态响应快、功率脉动小以及鲁棒性好等优点而被广泛接受。而模型预测直功率控制在理想电网下有着较为深入的研究，但在实际电网中由于负载不平衡以及电网故障等因素均会引起电网电压不对称；如果沿用传统模型预测直接功率控制的方法会使网侧电流出现大量谐波，直流母线电压和网侧功率出现二倍频波动等，严重影响系统的性能；然而没有关于模型预测直接功率控制应用到电网电压不平衡的相关报道。文献《Modeling and analysis of instantaneous active and reactive power for pwm ac/dc converter under generalized unbalanced network》把新型无功功率应用到VOC框架，但是它依然需要对电网电压和电网电流进行正负序分解；文献《Control of three-phase PWM rectifier in stationary frame under unbalanced input voltage》做了一定的改进，不需要对电网电压和电网电流进行正负序分解，但是它需要一个比例谐振器(PR)对电流进行控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种双矢量模型预测直接功率控制方法及装置，这种改进的双矢量模型预测直接功率控制既可以在理想电网下运行同时也可以在电网电压不平衡情况下良好运行。

基于上述目的本发明提供的双矢量模型预测直接功率控制方法，包括：

将电网侧电压和电流通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电网侧电压信号以及电网侧电流信号；进一步通过1/4周期延迟函数得到电网侧电压延迟信号；

根据得到的在静止两相坐标上的电网侧电压信号和电网侧电流信号以及电网侧电压延迟信号，解析计算得到当前时刻有功功率瞬时值以及新型无功功率瞬时值；并预测下一时刻的有功功率瞬时值以及新型无功功率瞬时值；

计算得到控制目标为消除有功和新型无功的二倍频波动及网侧电流正弦的有功功率给定值和新型无功功率给定值分别为传统的有功功率给定值和无功功率给定值；

由下一时刻的有功功率瞬时值和新型无功功率瞬时值以及计算得到的有功功率给定值和无功功率给定值，经过评估函数得到最优的电压矢量，该电压矢量为双矢量中的有效矢量；

以有功功率和新型无功功率脉动最小为控制目标计算得到有效矢量的作用时间，其余时间为零矢量作用时间；由一个周期内合成的双矢量得到相应的驱动信号对开关管进行驱动。

在一些实施方式中，所述将电网侧电压和电流通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电网侧电压信号以及电网侧电流信号；进一步通过1/4周期延迟函数得到电网侧电压延迟信号的步骤之前还包括：

利用电压LEM传感器和电流LEM传感器采样整流器直流侧电压、电网侧电压和电网电流；

所述将电网侧电压和电流通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电网侧电压信号以及电网侧电流信号；进一步通过1/4周期延迟函数得到电网侧电压延迟信号的步骤中：

将电网侧电压和电流通过3/2变换得到在静止两相坐标上的电网侧电压信号以及电网侧电流信号，具体表达式为：

其中，e_α、e_β分别为静止α相坐标和β相坐标上的电网侧电压信号；

其中，i_α、i_β分别为静止α相坐标和β相坐标上的电网侧电流信号；

进一步通过延迟1/4周期得到电网侧电压延迟信号，具体表达式为：

其中T为一个工频周期，对于50Hz电网来说为0.02s。

在一些实施方式中，所述根据得到的在静止两相坐标上的电网侧电压信号和电网侧电流信号以及电网侧电压延迟信号，解析计算得到当前时刻有功功率瞬时值以及新型无功功率瞬时值；并预测下一时刻的有功功率瞬时值以及新型无功功率瞬时值的步骤中，有功功率瞬时值和传统无功功率瞬时值的表达式为：

新型无功功率瞬时值的表达式为：

在一些实施方式中，所述计算得到控制目标为消除有功和新型无功的二倍频波动及网侧电流正弦的有功功率给定值和新型无功功率给定值分别为传统的有功功率给定值和无功功率给定值的步骤中：