本發(fā)明專利技術(shù)涉及電力電子交直流變換領(lǐng)域，旨在提供一種基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測控制的三相電壓型變流器控制方法。該方法包括：三相參考輸出電流的確定；變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立；第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測；第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu)；第二切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測；變流器實(shí)際切換狀態(tài)的確定；系統(tǒng)誤差的校正。本發(fā)明專利技術(shù)通過引入切換系統(tǒng)分析方法以及多步預(yù)測控制的相關(guān)理論，改善了變流器的性能，包括提升了輸出功率的準(zhǔn)確性、減少了諧波干擾和無功功率、簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、減少了輔助設(shè)備的使用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及電力電子交直流變換領(lǐng)域，旨在提供一種。該方法包括：三相參考輸出電流的確定；變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立；第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測；第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu)；第二切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測；變流器實(shí)際切換狀態(tài)的確定；系統(tǒng)誤差的校正。本專利技術(shù)通過引入切換系統(tǒng)分析方法以及多步預(yù)測控制的相關(guān)理論，改善了變流器的性能，包括提升了輸出功率的準(zhǔn)確性、減少了諧波干擾和無功功率、簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程、減少了輔助設(shè)備的使用。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測控制的三相電壓型DC/AC變流器控制方法，屬于電力電子交直流變換領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
三相電壓型DC/AC變流器作為電力電子領(lǐng)域最重要的功率器件之一，有巨大的應(yīng)用市場，圖1所示為變流器典型應(yīng)用示意圖。為提高效率、減少功率損失、減少對電網(wǎng)的影響，其控制方法一直受到研究領(lǐng)域的高度重視。傳統(tǒng)的控制策略主要為雙閉環(huán)PI控制(包括功率外環(huán)、電流內(nèi)環(huán))，該控制策略雖然可以滿足目前應(yīng)用領(lǐng)域的基本要求，但是PI參數(shù)很難設(shè)定準(zhǔn)確，而且針對不同的應(yīng)用對象PI參數(shù)都必須重新設(shè)定；再者，該方法會產(chǎn)生較大的諧波干擾和無功功率，需要配合高性能補(bǔ)償和治理裝置，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度也增加了運(yùn)行成本；另外，隨著電力電子行業(yè)的快速發(fā)展以及電氣設(shè)備精度要求的提高，變流器精度要求不斷提高，該方法在一定程度上限制了變流器性能改善過程。因此，有必要尋找新的控制策略，突破傳統(tǒng)限制因素，使變流器性能提升到新的高度。由分析變流器的模型可知，變流器主要包含功率開關(guān)器件，使其包含連續(xù)和離散兩種狀態(tài)，為能在本質(zhì)上提升變流器性能，同時考慮這兩種狀態(tài)成為必然。切換系統(tǒng)是一個由一個系列的連續(xù)或離散的子系統(tǒng)以及協(xié)調(diào)這些子系統(tǒng)之間起切換的規(guī)則組成的混合系統(tǒng)。也就是說，切換系統(tǒng)滿足了變流器模型要求，可以運(yùn)用于變流器的控制策略研究中。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測控制的三相電壓型DC/AC變流器控制方法。本專利技術(shù)用于解決現(xiàn)有方法控制效果欠佳、諧波干擾大、參數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)雜等問題，提升變流器的性能。為解決技術(shù)問題，本專利技術(shù)的解決方案如下:提供一種，包括以下步驟:( I)三相參考輸出電流的確定利用電壓傳感器獲得當(dāng)前電壓，同時計(jì)算電壓頻率及相位，以理想交流電壓波形預(yù)測一、二個切換周期后的電壓；根據(jù)參考功率值和預(yù)測電壓，以無功功率為零為目標(biāo)，計(jì)算第一、二切換周期參考電流值；(2)變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立將變流器的模型等效為切換系統(tǒng)模型，包括離散模型和連續(xù)模型；確定變流器中三組IGBT開關(guān)狀態(tài)，建立7個不同狀態(tài)下的連續(xù)模型，即切換子系統(tǒng)；(3)第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測利用電流傳感器獲得當(dāng)前時刻電流；根據(jù)步驟(2)所確立的子系統(tǒng)以及變流器網(wǎng)側(cè)電阻和電感值，預(yù)測第一切換周期變流器各子系統(tǒng)的輸出電流；(4)第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu)選取如下的評價函數(shù)，根據(jù)第一切換周期參考電流和各子系統(tǒng)預(yù)測電流尋找最接近參考值的三個子系統(tǒng)；【權(quán)利要求】1.，其特征在于，包括以下步驟: (1)三相參考輸出電流的確定 利用電壓傳感器獲得當(dāng)前電壓，同時計(jì)算電壓頻率及相位，以理想交流電壓波形預(yù)測一、二個切換周期后的電壓； 根據(jù)參考功率值和預(yù)測電壓，以無功功率為零為目標(biāo)，計(jì)算第一、二切換周期參考電流值； (2)變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立 將變流器的模型等效為切換系統(tǒng)模型，包括離散模型和連續(xù)模型； 確定變流器中三組IGBT開關(guān)狀態(tài)，建立7個不同狀態(tài)下的連續(xù)模型，即切換子系統(tǒng)； (3)第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測利用電流傳感器獲得當(dāng)前時刻電流； 根據(jù)步驟(2)所確立的子系統(tǒng)以及變流器網(wǎng)側(cè)電阻和電感值，預(yù)測第一切換周期變流器各子系統(tǒng)的輸出電流； (4)第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu) 選取如下的評價函數(shù)，根據(jù)第一切換周期參考電流和各子系統(tǒng)預(yù)測電流尋找最接近參考值的三個子系統(tǒng)； 【文檔編號】H02M7/537GK103684022SQ201310257303【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月23日 【專利技術(shù)者】包哲靜, 吳鋼, 吳婷, 楊強(qiáng), 顏文俊, 趙發(fā)坤, 賀惠民, 吳濤, 李善穎 申請人:浙江大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于切換系統(tǒng)多步預(yù)測控制的三相電壓型變流器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）三相參考輸出電流的確定利用電壓傳感器獲得當(dāng)前電壓，同時計(jì)算電壓頻率及相位，以理想交流電壓波形預(yù)測一、二個切換周期后的電壓；根據(jù)參考功率值和預(yù)測電壓，以無功功率為零為目標(biāo)，計(jì)算第一、二切換周期參考電流值；（2）變流器切換系統(tǒng)模型和切換子系統(tǒng)的建立將變流器的模型等效為切換系統(tǒng)模型，包括離散模型和連續(xù)模型；確定變流器中三組IGBT開關(guān)狀態(tài)，建立7個不同狀態(tài)下的連續(xù)模型，即切換子系統(tǒng)；（3）第一切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測利用電流傳感器獲得當(dāng)前時刻電流；根據(jù)步驟（2）所確立的子系統(tǒng)以及變流器網(wǎng)側(cè)電阻和電感值，預(yù)測第一切換周期變流器各子系統(tǒng)的輸出電流；（4）第一切換周期子系統(tǒng)的尋優(yōu)選取如下的評價函數(shù)，根據(jù)第一切換周期參考電流和各子系統(tǒng)預(yù)測電流尋找最接近參考值的三個子系統(tǒng)； g j = [ i a j ( k + 1 | k ) - i a - ref ( k + 1 ) ] 2 + [ i b j ( k + 1 | k ) - i b - ref ( k + 1 ) ] 2 + [ i c j ( k + 1 | k ) - i c - ref ( k + 1 ) ] 2 其中，j=[1,…,7],k為系統(tǒng)切換周期序號，ia,ib,ic為預(yù)測電流，ia_ref,ib_ref,ic_ref為參考電流；（5）第二切換周期各子系統(tǒng)輸出電流的預(yù)測以步驟（4）所確定的三個子系統(tǒng)的預(yù)測電流為基礎(chǔ)，根據(jù)步驟（3）的方法實(shí)施第二切換周期預(yù)測，得到由第一、二切換周期組成的21組子系統(tǒng)集合；（6）變流器實(shí)際切換狀態(tài)的確定根據(jù)步驟（4）所述評價函數(shù)，計(jì)算21組集合中第二切換周期子系統(tǒng)的結(jié)果；選取第一、二切換周期評價函數(shù)值之和最小的集合作為最優(yōu)子系統(tǒng)集合；選取最優(yōu)子系統(tǒng)集合對應(yīng)的第一切換周期子系統(tǒng)作為變流器控制信號，即IGBT組開關(guān)狀態(tài)；（7）系統(tǒng)誤差的校正選取步驟（6）所確立的第一切換周期子系統(tǒng)，將其對應(yīng)的預(yù)測輸出電流與一個切換周期后的實(shí)際電流做比較，得到的誤差作為下一切換周期的校正值引入電流預(yù)測中。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：包哲靜，吳鋼，吳婷，楊強(qiáng)，顏文俊，趙發(fā)坤，賀惠民，吳濤，李善穎，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)， 國家電網(wǎng)公司， 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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