一种TAB-PFC的模型预测解耦控制方法及系统技术方案

本公开提供了一种TAB

【技术实现步骤摘要】
一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法及系统


[0001]本公开属于直流配电网潮流控制用电力电子装置控制
，尤其涉及一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]在环状结构的直流配电网中，分布式电源之间可能存在多条传输线路，每条线路上的功率流仅取决于其两端的电压差及线路电阻，如果两个分布式电源的电压相等，那么它们之间就没有功率流动。因此，只依靠各分布式电源之间自身的功率协调难以实现对系统有效的潮流控制，而且可能会引起不必要的线路损耗，危及系统的安全稳定运行。
[0004]与单极直流配电网相比，双极直流配电网具有多电压等级接口，可满足多样化的负载需求，提高电力传输的效率。同时，双极直流配电网接地可靠，当一极发生故障时，另一极能继续保持运行，保证供电的连续性，实现高电能质量。然而，因其结构中含有中线，导致双极直流配电网的正负极之间存在耦合，当正、负极负载或其他电力参数不相同时，系统会变得不平衡，此时，连续的不平衡电流将流入中性线，在中性线线路电阻上产生功率损失。
[0005]如图1所示，三有源桥串并联直流潮流控制器(TAB
‑
PFC)是解决以上两个问题的一种有效方案，其由一个TAB变换器和两个全桥变换器组成，其中TAB
‑
PFC的输入端与双极直流电网的直流母线并联，输出端分别串入正、负极的直流母线中，等效于在传输线路中串联了两个可控电压源。通过控制TAB
‑
PFC的输出电压控制正、负极线路的传输功率，保证线路上的潮流跟随设定值，不受负载或受端电压不平衡的影响。
[0006]专利技术人发现，在TAB
‑
PFC的控制中，对TAB解耦并采用恒电压控制使其输出电压恒定，但其两个全桥变换器的正、负极控制回路之间存在耦合，导致线路潮流及电流纹波较大，动态性能差。而现有方案通过将解耦矩阵引入控制回路，由于理想解耦矩阵求解十分复杂，因此仅能近似求解解耦矩阵，实现正、负极控制回路的近似解耦，其动态性能提升有限。此外，现有方案近似解耦时假设V
dc1
＝V
dc2
，因此实现较为简单，但是当V
dc1
≠V
dc2
时，现有方法实现困难。

技术实现思路

[0007]本公开为了解决上述问题，提供了一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法及系统,所述方案采用有限集模型预测控制方法，引入包含输出电压的代价函数，实现正、负极控制回路的完全解耦，实施方案简单易行；且无需多个PI控制器的级联，突破了现有方法的带宽限制，大大提高了系统的响应速度。
[0008]根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法，包括：
[0009]周期性的对环形双极直流配电网系统当前时刻的输出电压及电感电流进行采样，
并计算得到目标输出电压，其中，所述环形双极直流配电网系统包括有TAB
‑
PFC变换器；
[0010]根据获得的输出电压及电感电流的采样值，利用预先构建的环形双极直流配电网系统输出电压预测模型，获取TAB
‑
PFC简化电路中四个半桥不同开关组合下的电压预测值；
[0011]根据不同开关组合下的电压预测值，利用预先构建的代价函数，获得不同开关组合所对应的代价值；其中，所述代价函数基于电压预测值及目标输出电压进行构建；
[0012]选择代价值最小的开关组合作为下一周期的各开关管的控制信号，通过周期性的执行上述过程，实现TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制。
[0013]进一步的，所述环形双极直流配电网系统输出电压预测模型，具体表示如下：
[0014][0015][0016]其中，v
k1
、v
k2
为TAB
‑
PFC的输出电压，V1、V2为线路受端电压，a、b、c、d、e为常数，T
S
为离散时间步长，S
a
、S
b
、S
c
、S
d
分别为四个半桥的开关状态，C1、C2为输出电容，L1、L2为电感，V
dc1
、V
dc2
为恒定电压。
[0017]进一步的，所述代价函数具体表示如下：
[0018][0019]其中，v
k1
(k+1)、v
k2
(k+1)为k+1时刻TAB
‑
PFC的输出的预测电压，为目标输出电压。
[0020]进一步的，所述计算得到目标输出电压，具体为：根据所述环形双极直流配电网系统的正负极传输功率及线路电流关系，基于正负极线路传输功率给定值，计算得到TAB
‑
PFC的目标输出电压。
[0021]进一步的，所述四个半桥不同开关组合，具体为：定义四个半桥的开关为{S
a
、S
b
、S
c
、S
d
}，其中，{S
a
、S
b
、S
c
、S
d
}的开关状态组合由{0000}，{0001}，{0010}，{0011}，{0100}，{0101}，{0110}，{0111}，{1000}，{1001}，{1010}，{1011}，{1100}，{1101}，{1110}，{1111}组成。
[0022]根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制系统，包括：
[0023]数据获取单元，其用于周期性的对环形双极直流配电网系统当前时刻的输出电压及电感电流进行采样，并计算得到目标输出电压，其中，所述环形双极直流配电网系统包括有TAB
‑
PFC变换器；
[0024]电压预测值获取单元，其用于根据获得的输出电压及电感电流的采样值，利用预先构建的环形双极直流配电网系统输出电压预测模型，获取TAB
‑
PFC简化电路中四个半桥不同开关组合下的电压预测值；
[0025]代价值获取单元，其用于根据不同开关组合下的电压预测值，利用预先构建的代价函数，获得不同开关组合所对应的代价值；其中，所述代价函数基于电压预测值及目标输出电压进行构建；
[0026]解耦控制单元，其用于选择代价值最小的开关组合作为下一周期的各开关管的控制信号，通过周期性的执行上述过程，实现TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制。
[0027]根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种TA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法，其特征在于，包括：周期性的对环形双极直流配电网系统当前时刻的输出电压及电感电流进行采样，并计算得到目标输出电压，其中，所述环形双极直流配电网系统包括有TAB
‑
PFC变换器；根据获得的输出电压及电感电流的采样值，利用预先构建的环形双极直流配电网系统输出电压预测模型，获取TAB
‑
PFC简化电路中四个半桥不同开关组合下的电压预测值；根据不同开关组合下的电压预测值，利用预先构建的代价函数，获得不同开关组合所对应的代价值；其中，所述代价函数基于电压预测值及目标输出电压进行构建；选择代价值最小的开关组合作为下一周期的各开关管的控制信号，通过周期性的执行上述过程，实现TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制。2.如权利要求1所述的一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法，其特征在于，所述环形双极直流配电网系统输出电压预测模型，具体表示如下：双极直流配电网系统输出电压预测模型，具体表示如下：其中，v
k1
、v
k2
为TAB
‑
PFC的输出电压，V1、V2为线路受端电压，a、b、c、d、e为常数，T
S
为离散时间步长，S
a
、S
b
、S
c
、S
d
分别为四个半桥的开关状态，C1、C2为输出电容，L1、L2为电感，V
dc1
、V
dc2
为恒定电压。3.如权利要求1所述的一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法，其特征在于，所述代价函数具体表示如下：其中，v
k1
(k+1)、v
k2
(k+1)为k+1时刻TAB
‑
PFC的输出的预测电压，为目标输出电压。4.如权利要求1所述的一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法，其特征在于，所述计算得到目标输出电压，具体为：根据所述环形双极直流配电网系统的正负极传输功率及线路电流关系，基于正负极线路传输功率给定值，计算得到TAB
‑
PFC的目标输出电压。5.如权利要求1所述的一种TAB
‑
PFC的模型预测解耦控制方法，其特征在于，所述四个半桥不同开关组合，具体为：定义四个半桥的开关为{S
a
、S
b
、S
c
、S
d
}，其中，{S
a
、S
b
、S
c
、S
d
}的开关状态组合由{0000}，{...

【专利技术属性】
技术研发人员：董政，梁晨萱，秦家旺，李绪铭，张祯滨，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：