一种开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法，步骤包括：1)利用PI控制器计算整流器电流内环的参考值；2)利用电流预测模型得到下一时刻的预测电流值，确定出目标函数；3)将三相相电流的工频周期分为6个扇区，利用采样得到的三相输入电流确定出电流扇区，通过目标函数遍历该电流扇区内的所有电压矢量，得到最优电压矢量；4)令目标函数等于0，结合电流预测模型计算得到αβ坐标系下参考电压矢量及角度；5)将αβ平面进一步划分为12个小扇区，选定三个电压矢量；6)计算该三个电压矢量的作用时间；7)完成整流器输出侧中点电位的平衡；8)将矢量的作用时间转化成驱动脉冲输出到开关驱动电路，即成。本发明专利技术的方法，步骤简单，准确实现了固定开关频率的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法
本专利技术属于电力电子
，涉及一种开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法。
技术介绍
VIENNA整流器具有开关管数目少、开关管所承受电压仅为母线电压的二分之一、输入电流谐波含量低以及功率因数高等优点。在电动汽车充电桩、航空航天电源、风力发电等工业领域中得到越来越广泛的应用。应用于VIENNA整流器的有限集模型预测电流控制策略(ModelPredictiveCurrentControlonFiniteControlSet,FCS-MPCC)的优点主要是控制概念简单、无需调制单元、动态响应快、多变量控制及便于处理非线性约束。FCS-MPCC具备三个基本要素，即预测模型、目标函数、滚动优化获得控制律，其通过离散化整流器数学模型建立控制目标的预测模型，以此创建目标函数，实时滚动优化，通过目标函数得到最优开关状态，达到理想的控制目标。由于采用FCS-MPCC的VIENNA整流器一个控制周期仅可输出单一的电压矢量，作用的电压矢量方向固定幅值固定，并且可选矢量数目有限等原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：/n步骤1：在一个控制周期中，对输出侧上下电容的电压进行采样，利用PI控制器计算整流器电流内环的参考值i

【技术特征摘要】
1.一种开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：
步骤1：在一个控制周期中，对输出侧上下电容的电压进行采样，利用PI控制器计算整流器电流内环的参考值id*；
步骤2：对网侧三相电压Ua,b,c及三相输入电流ia,b,c进行采样，经过Clark坐标变换至αβ轴，利用电流预测模型得到下一时刻的预测电流值iα(k+1)、iβ(k+1)，结合电流内环的参考值id*，确定出目标函数；
步骤3：将三相相电流的工频周期分为6个扇区，每个扇区间隔60°，利用采样得到的三相输入电流ia,b,c确定出电流扇区，通过目标函数遍历该电流扇区内的所有电压矢量，目标函数值最小的电压矢量即为最优电压矢量Vopt；
步骤4：得到最优电压矢量Vopt后，令目标函数等于0，结合电流预测模型计算得到αβ坐标系下参考电压矢量Uα*、Uβ*，表达式如下：



式(4)中，VαOpt(k)和VβOpt(k)分别是k时刻最优电压矢量在αβ坐标系下α轴和β轴的分量；
通过参考电压矢量αβ轴分量计算得到参考电压矢量的角度θ，表达式是：
步骤5：将αβ平面进一步划分为12个小扇区，根据最优电压矢量Vopt与参考电压矢量的角度θ确定出两个辅助电压矢量；扇区1重画，假设参考电压是Vref，得到最优矢量是V7，则选定三个电压矢量；
步骤6：利用伏秒平衡原则计算出三个电压矢量的作用时间，计算该三个电压矢量的作用时间；
步骤7：在电压空间矢量平面上V1～V6属于冗余小矢量，冗余小矢量的两种冗余状态分别为正小矢量与负小矢量；利用冗余小矢量的两种状态对中点电位偏移的相反作用，通过调节这对冗余小矢量的作用时间来完成整流器输出侧中点电位的平衡；
步骤8：利用SVPWM调制将矢量的作用时间转化成驱动脉冲输出到开关驱动电路，即成。


2.根据权利要求1所述的开关频率固定的VIENNA整流器电流预测控制方法，其特征在于：所述的步骤1中，具体方式为：
实际电压Udc等于上下电容电压之和，将参考电压与实际电压Udc的差值输入电压外环PI控制器中，根据公式(1)获得电流内环的参考值id*：



式(1)中，kp和ki分别为电压外环PI控制器的比例增益和积分增益，s为函数中的复变量。


3.根据权利要求1所述的开关频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄西平，杨泽坤，陈桂涛，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61