[发明专利]一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法

摘要

本发明公开了一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法，步骤如下，步骤S1，定义开关状态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，构造二次功率预测模型和输出电流二次预测模型；S4，计算输出电流参考值i_αref和i_βref；S5，构造价值函数g；S6，初始化；S7，采集电网电压和输出电流；S8，计算当前开关状态下的输出电压U_j；S9，计算第一次输出电流预测值和第一次功率预测值；S10，计算第二次输出电流预测值和第二次功率预测值；S11，计算输出电流参考值i_αref和i_βref；S12，计算价值函数g；S13，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；S14，判断并输出。本发明通过对输出功率进行两步预测，超前计算出最优电压矢量，对算法延时进行有效补偿，减小延时对系统性能产生的影响。

主权项

1.一种双向交直流变换器模型预测电流控制方法，其特征在于：步骤如下，步骤S1，定义双向交直流变换器的开关状态S_i；其中，i为交流电网的相，且i∈(a,b,c)；S2，获取αβ两相静止坐标下双向交直流变换器的输出电压矢量U_j与开关状态S_i的表达式，具体如下：其中，u_α为输出电压的α分量；u_β为输出电压的β分量；U_dc为直流母线电压，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；S3，构造双向交直流变换器与输出电压矢量U_j有关的二次功率预测模型和输出电流二次预测模型；输出电流二次预测模型为，式中，i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；i_α(k+2)为t_k+2时刻输出电流的α分量；i_β(k+2)为t_k+2时刻输出电流的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k+1)为t_k+1时刻输出电压的α分量；u_β(k+1)为t_k+1时刻输出电压的β分量；L为电感；R为电阻；T_s为采样周期；二次功率预测模型，其中，P(k+1)为t_k+1时刻有功功率预测值；Q(k+1)为t_k+1时刻无功功率预测值；P(k+2)为t_k+2时刻有功功率预测值；Q(k+2)为t_k+2时刻无功功率预测值；i_α(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的α分量；i_β(k+1)为t_k+1时刻输出电流预测值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；u_α(k+1)为t_k+1时刻输出电压的α分量；u_β(k+1)为t_k+1时刻输出电压的β分量；L为电感；T_s为采样周期；S4，计算αβ静止坐标下的输出电流参考值i_αref和i_βref；与有功功率有关的输出电流参考值i_αref和i_βref的计算公式如下；式中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号；p_ref为有功功率给定值；与无功功率有关的输出电流参考值i_αref和i_βref的计算公式如下；式中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；e_α为电网电压的α分量；e_β为电网电压的β分量；e_α′为电网电压α分量的90°延迟信号；e_β′为电网电压β分量的90°延迟信号；q_ref为无功功率给定值；S5，构造价值函数g；其中，i_αref为输出电流参考值的α分量；i_βref为输出电流参考值的β分量；λ为权重系数；i_α(k+2)为t_k+2时刻输出电流的α分量；i_β(k+2)为t_k+2时刻输出电流的β分量；P(k+2)为t_k+2时刻有功功率预测值；Q(k+2)为t_k+2时刻无功功率预测值；S6，初始化，给定价值函数g的比较变量m，并给比较变量m和开关状态S_i赋初值；S7，采集电网电压e_a、e_b、e_c，进行Clark变换得到电网电压的α分量e_α和β分量e_β，并对电网电压的α分量e_α、电网电压的β分量e_β分别进行90°延迟，得到电网电压α分量的90°延迟信号和电网电压β分量的90°延迟信号；采集双向交直流变换器的输出电流i_a、i_b、i_c并进行Clark变换得到双向交直流变换器输出电流的α分量i_α和β分量i_β,并对输出电流的α分量i_α和β分量i_β分别进行90°延迟，得到输出电流α分量的90°延迟信号和输出电流β分量的90°延迟信号；S8，结合步骤S2和S7计算当前开关状态下的双向交直流变换器的输出电压U_j；S9，结合步骤S3和步骤S8计算双向交直流变换器的第一次输出电流预测值和第一次功率预测值；S10，结合步骤S3、步骤S8和步骤S9计算双向交直流变换器的第二次输出电流预测值和第二次功率预测值；S11，结合步骤S4和步骤S7计算αβ静止坐标下的输出电流参考值i_αref和i_βref；S12，结合步骤S5、步骤S9和步骤S10计算价值函数g；S13，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；S14，判断循环次数是否达到设定值，当循环次数小于设定值时，改变开关状态值，重复步骤S7‑S13；当循环次数等于设定值时，输出最小价值函数g所对应的输出电压矢量U_j；输出电压矢量U_j所对应的开关状态应用于下一时刻，实现直接功率控制。