[发明专利]一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法，将电压矢量分区间计算引入模型预测控制中，并结合矢量占空比调制方法，可有效实现零序环流降低和处理器计算时间减小。直接分析控制系统中不同电压矢量组合对环流的影响，进而将36个电压矢量组合分成4个区间，拟降低零序环流和减小处理器计算负担；通过优化选定区间内的有效矢量占空比，将控制周期分为两个部分，有效矢量仅仅作用于一个控制周期的一部分，而剩下时间选择零矢量，进一步提高系统环流抑制精度；最后将选定区间内的电压矢量进行循环寻优计算。无需额外增加硬件装置，即可解决环流引起的不均流和波形畸变等问题，提高了系统可靠性和效率。

技术领域

本发明属于电力电子应用领域，具体涉及一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制系统。

背景技术

并联PWM整流器能够提高系统额定功率、可靠性和效率，具有成本低和电流纹波小等优点；同时并联结构非常适合模块化系统设计和系统重构，具有更好的灵活性。但由于并联PWM变换器共直流母线、交流侧直接并联，形成了零序环流通路；由于控制效果和硬件参数的差异，控制系统将会产生零序环流。环流会引起不均流和三相电流畸变，同时环流还会增加损耗，降低系统效率并使功率开关管发热严重，甚至使其烧毁。因此，环流抑制已成为并联PWM变换器的一个研究热点。

模型预测控制是一种基于系统动态模型的计算，可根据不同设计要求设计价值函数，由于概念简单，动态响应快，易于考虑系统的约束以及具有优秀的多变量控制能力等优点，近些年吸引了国内外大量学者对其在电力传动和电力电子领域的应用进行了研究，但是鲜有文献将模型预测控制应用到并联PWM变换器的环流抑制中。传统并联PWM整流器控制系统环流抑制效果不佳且处理器计算时间过长，降低了控制系统的可靠性和效率。因此，研究一种能够提高环流控制精度和处理器计算时间减小的并联PWM整流器模型预测控制系统具有广阔的发展前景。

发明内容

技术问题：针对上述现有技术，提供一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法，用于并联整流器的环流抑制和处理器计算时间降低。

技术方案：一种并联PWM整流器分区间双矢量模型预测控制方法，包括如下步骤：

步骤1：通过电压PI控制器实时计算整流器网侧d轴电流参考值i_d1^*/i_d2^*；

步骤2：通过锁相环模块得到相位角θ，结合相位角θ和三相电网电压实时获得整流器网侧d/q轴电压e_d/e_q；

步骤3：通过坐标变换器实时计算整流器I的网侧d/q/z轴电流i_d1/i_q1/i_z1和整流器II的网侧d/q轴电流i_d2/i_q2；

步骤4：将获得的整流器网侧d/q轴电压、网侧d/q轴电流和网侧d/q轴电流参考值输入整流器网侧桥臂中点电压参考值计算模块，计算(k+1)时刻的整流器网侧桥臂中点电压参考值v_d1^*(k+1)/v_q1^*(k+1)和v_d2^*(k+1)/v_q2^*(k+1)；

步骤5：所述整流器I的网侧z轴电流i_z1即为并联PWM整流器的零序环流，将所述零序环流输入电压矢量区间选择模块判断电压矢量区间，所述零序环流超过控制系统中的环流最大可承受值时选择的电压矢量区间经占空比计算模块计算有效矢量占空比δ，然后将选定电压矢量区间内的基本电压矢量进行PARK变换得到(k+1)时刻的整流器网侧桥臂中点电压预测值v_d1(k+1)/v_q1(k+1)和v_d2(k+1)/v_q2(k+1)；