[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

摘要

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。

主权项

1.一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，其特征在于，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Si；其中，i为交流电网的相，且i∈(a,b,c)；i相故障，有Si＝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Uj与开关状态Si的表达式；其中，uα为输出电压的α分量；uβ为输出电压的β分量；Udc为直流母线电压，Sa为a相的开关状态值；Sb为b相的开关状态值；Sc为c相的开关状态值，且Sa、Sb和Sc中有且仅有一个为1/2；S3，构造双向AC/DC变换器与输出电压Uj有关的功率预测模型；功率预测模型具体如下：式中，iα(k)为tk时刻双向AC/DC变换器输出电流的α分量；iβ(k)为tk时刻双向AC/DC变换器输出电流的β分量；uα(k)为tk时刻双向AC/DC变换器输出电压的α分量；uβ(k)为tk时刻双向AC/DC变换器输出电压的β分量；eα(k)为tk时刻电网电压的α分量；eβ(k)为tk时刻电网电压的β分量；L为电感；R为电阻；Ts为采样频率；S4，计算有功功率的补偿值pcom和无功功率的补偿值qcom，具体公式为：式中：pcom为有功功率的补偿值；qcom为无功功率的补偿值；eα′为电网电压α分量的90°延迟信号；eβ′为电网电压β分量的90°延迟信号；S5，构造评价函数g；g＝|pref+pcom‑p(k+1)|+|qref+qcom‑q(k+1)|  (26)；式中：pref为有功功率的参考值；qref为无功功率的参考值；pcom为有功功率的补偿值；qcom为无功功率的补偿值；p(k+1)为tk+1时刻有功功率预测值；q(k+1)为tk+1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Si赋初值；S7，采集电网电压ea、eb、ec，进行Clark变换得到电网电压的α分量eα和β分量eβ，并对电网电压的α分量eα、电网电压的β分量eβ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AC/DC变换器的输出电流ia、ib、ic并进行Clark变换得到双向AC/DC变换器输出电流的α分量iα和β分量iβ；S8，结合步骤S2和步骤S7计算当前开关状态下的双向AC/DC变换器的输出电压Uj；S9，结合步骤S3和步骤S8计算双向AC/DC变换器的功率预测值；S10，结合步骤S4和步骤S7计算有功功率的补偿值pcom和无功功率的补偿值qcom；S11，结合步骤S5、步骤S9和步骤S10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‑S12；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Uj；输出电压矢量Uj所对应的开关状态应用于下一时刻，实现直接功率控制。