[发明专利]电网不平衡下双向AC/DC变换器故障容错模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种电网不平衡下双向AC/DC变换器故障容错模型预测控制方法，步骤如下，步骤S1，构造开关状态S_i；S2，获取输出电压矢量U_j与开关状态S_i的表达式；S3，构造功率预测模型；S4，计算有功功率的补偿值p_com和无功功率的补偿值q_com；S5，构造评价函数g；S6，初始化；S7，采集变量值；S8，计算当前开关状态下输出电压U_j；S9，计算功率预测值；S10，计算有功功率的补偿值p_com和无功功率的补偿值q_com；S11，计算价值函数g；S12，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；S13，判断并输出。本发明直接输出最优开关驱动控制信号，无需正负序电流分离控制及PWM调制信号，易于实现，且能够降低并网电流谐波含量，消除有功功率脉动，提高了并网电能质量。

技术领域

本发明属于智能电网的技术领域，具体涉及一种电网不平衡下双向AC/DC变换器故障容错模型预测控制方法。

背景技术

双向AC/DC变换器能够实现交直流电能的相互转换，在电机控制、混合微电网、储能等领域运用广泛。然而，大功率全控型开关器件应用在高频开关、大容量电能转换中，浪涌、尖峰等瞬态过程会影响器件的可靠运行，变换器容易出现故障，影响整个系统的安全稳定工作。另一方面，电网电压不平衡时，变换器输出电流谐波增大，电能质量下降。

当电网电压不平衡时，电压和电流将产生正负序分量，变换器输出有功功率和无功功率出现二次脉动分量。传统的脉冲宽度调制控制采用锁相环技术进行电压、电流的正负序分离，对各个分量分别进行控制，控制过程较为复杂。使用常规的模型预测直接功率控制，虽然可以实现变换器输出功率的稳定，但并网电流畸变严重，无法满足并网电能质量要求。

发明内容

本发明要解决的是当电网电压不平衡时，电压和电流将产生正负序分量，传统的脉冲宽度调制，控制过程较为复杂，模型预测直接功率控制的并网电流畸变严重，无法满足并网电能质量要求的技术问题，从而提供一种无需使用正负序分离和PWM调制环节的控制方法，易于实现，且能够降低并网电流谐波含量，消除有功功率脉动，提高并网电能质量。

为解决实现上述技术目标，本发明所采用的技术方案如下：电网不平衡下双向AC/DC变换器故障容错模型预测控制方法，步骤如下，

步骤S1，构造双向AD/DC变换器故障模型的开关状态S_i；

其中，i为交流电网的相，且i∈(a,b,c)；i相故障，有S_i＝1/2。

S2，获取αβ两相静止坐标下双向AC/DC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AC/DC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AC/DC变换器的a相输出电压；u_bn为双向AC/DC变换器的b相输出电压；u_cn为双向AC/DC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；且S_a、S_b和S_c中有且仅有一个为1/2。