[发明专利]一种基于模糊PI控制的预测直接功率控制方法

权利要求书

1.一种基于模糊PI控制的预测直接功率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：采集三相电压型PWM整流器的对称三相电流i_a、i_b、i_c，直流母线电压U_dc和负载电流i_L；

S2：直流母线电压U_dc与给定直流母线电压的差值经PI调节器输出，输出值与直流母线电压U_dc的乘积为给定有功功率给定无功功率

S3：根据对称三相电流i_a、i_b、i_c和三相电压型PWM整流器的六个开关管状态得到虚拟磁链ψ、有功功率p、无功功率q以及电网电压在αβ坐标系下的分量和步骤S3具体包括以下步骤：

S3.1：三相电压型PWM整流器的六个IGBT开关管状态S_a/b/c采用式(1)的方式表示：

S3.2：利用克拉克变换得到直流母线电压U_dc在αβ坐标系下的分量u_convα和u_convβ，如式(2)所示：

式(2)中，S_a为a相电压型PWM整流器的六个IGBT开关管状态，S_b为b相电压型PWM整流器的六个IGBT开关管状态，S_c为c相电压型PWM整流器的六个IGBT开关管状态；

S3.3：利用克拉克变换得到对称三相电流i_a、i_b、i_c在αβ坐标系下的分量i_α和i_β，如式(3)所示：

S3.4：利用公式得到虚拟磁链ψ在αβ坐标系下的分量ψ_α和ψ_β，其中：L为三相电压型PWM整流器交流侧的滤波电感；

S3.5：利用公式得到有功功率p和无功功率q，其中：ω为电网电压角速度；

S3.6：利用公式得到估算的电网电压在αβ坐标系下的分量和

S4：对有功功率p以及无功功率q进行补偿，得到有功功率补偿值p_com以及无功功率补偿值q_com；步骤S4中，k时刻的有功功率补偿值p_com(k)以及无功功率补偿值q_com(k)的表达式为：

式(4)中，为k时刻估算的电网电压在αβ坐标系下的分量，为k时刻直流母线电压U_dc在αβ坐标系下的分量，p(k)为k时刻有功功率的值，q(k)为k时刻无功功率的值，T_s为采样时间，L为滤波电感；

S5：给定有功功率与有功功率补偿值p_com的差值dp、给定无功功率与无功功率补偿值q_com的差值dq分别通过模糊PI控制器，输出perror和qerror；步骤S5中，模糊PI控制器的输出表达式为：

u(k)＝k_pe(k)+k_i*T_s*∑e(k) (5)

式(5)中，e(k)为模糊PI控制器的输入值，k_p为比例参数，k_i为积分参数，u(k)为模糊PI控制器的输出，T_s为采样时间；

S6：将perror以及qerror输入到功率预测控制器两端，由功率预测控制器得到三相电压型PWM整流器输出的电压矢量，对电压矢量进行空间矢量调制得到三相电压型PWM整流器的六个IGBT开关管的控制信息，使得有功功率p和无功功率q跟随给定有功功率和给定无功功率步骤S6中，三相电压型PWM整流器输出的电压矢量的控制方程如式(6)所示：

式(6)中，为k时刻三相电压型PWM整流器的输出电压矢量在αβ坐标系下的分量，为k时刻估算的电网电压在αβ坐标系下的分量，perror(k)为k时刻有功功率侧模糊PI控制器输出值，qerror(k)为k时刻无功功率侧模糊PI控制器输出值，T_s为采样时间，L为滤波电感。