[发明专利]一种预测直接功率控制方法

说明书

本申请属于整流器控制技术领域，特别是涉及一种预测直接功率控制方法。常见的电流控制位基于前馈解耦的电压定向电流控制，需要进行PARK变换和PLL计算，计算复杂，且PI控制器的参数整定困难，受系统参数影响大。本申请提供了一种预测直接功率控制方法，建立整流器在两相静止坐标系的数学模型，获取所述整流器在两相静止坐标系的瞬时有功功率和瞬时无功功率；以瞬时有功功率和所述瞬时无功功率误差最小为原则设计指标函数，再以电网电压矢量作为基本控制矢量，推导出整流器参考电压矢量计算公式；采用空间矢量调制实现固定开关频率控制；同时采用内模控制对所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率进行修正。提高稳态时的输出波形质量。

技术领域

本申请属于整流器控制技术领域，特别是涉及一种预测直接功率控制方法。

背景技术

VIENNA整流器作为一种三电平PWM(pulse width modulation,PWM)整流器相对于传统 两点平PWM整流器，具有功率密度高，器件应力低，输入电流谐波含量少等优点，相对于 传统的二极管箝位型、飞跨电容箝位型型三电平整流器，其拓扑结构更加简单，所需的功率 器件较少，无桥臂直通风险无需设置死去时间。因此，在一些大功率，高密度的场合，VIENNA 整流器是一种非常理想的拓扑。故近年来被广泛应用在电动汽车充电站和充电桩系统、航空 航天电源领域等。随着VIENNA整流器应用场合的多样化，对其静、动态性能要求越来越高， 这就对VIENNA整流器控制策略提出了新的要求

目前，应用在VIENNA整流器的控制方法主要有滞环控制、基于SVPWM的PI控制、 单周期控制、滑膜变结构控制等。滞环控制具有相应快速、鲁棒性好等优点，但它存在开关 频率不固定、线路之间的电流相互影响、负载变化影响开关频率等缺点。基于SVPWM的PI 控制方法反应速度慢，存在超调等缺点。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于现有模型预测直接功率控制存在稳态时功率静差较大，导致稳态时，实际控制效果 较差，导致网侧输入电流谐波含量较大，系统功率因数较低的问题，本申请提供了一种预测 直接功率控制方法。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种预测直接功率控制方法，所述方法包括如下步 骤：

步骤1)：建立整流器在两相静止坐标系的数学模型，获取所述整流器在两相静止坐标 系的瞬时有功功率和瞬时无功功率；

步骤2)：以所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率误差最小为原则设计指标函数，再 以电网电压矢量作为基本控制矢量，推导出整流器参考电压矢量计算公式；

步骤3)：采用空间矢量调制实现模型预测直接功率控制；同时采用内模控制对所述瞬 时有功功率和所述瞬时无功功率进行修正。

本申请提供的另一种实施方式为：所述步骤1)中依据瞬时功率原理，得到所述整流器 在两相静止坐标系的瞬时有功功率和瞬时无功功率。

本申请提供的另一种实施方式为：所述步骤1)中所述数学模型为：

本申请提供的另一种实施方式为：所述整流器交流侧电流的数学模型为：

本申请提供的另一种实施方式为：所述步骤2)中采用预测模型，以所述瞬时有功功率 和所述瞬时无功功率误差最小为原则设计指标函数。

本申请提供的另一种实施方式为：所述步骤2)中所述指标函数为： F＝[p_ref-p(k+1)]²+[q_ref-q(k+1)]²