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中压并网变流器的模型预测直接电流控制

2021-02-28原帅赵彦平

电气传动 2021年4期

原帅,赵彦平

(1.国网山西省电力公司输电检修分公司,山西 太原 030032;2.国网山西省电力公司检修分公司,山西 太原 030032)

近年来,随着数字计算的发展,模型预测控制(model predictive control,MPC)在电力电子领域逐渐成为了研究热点[1-2],其主要优点是能够以较为直接的方式处理输入、状态和输出约束、非线性动态等。MPC目前已经广泛用于电机驱动[3]、逆变电源[4]和变流器[5]等。MPC控制方案中,有限控制集MPC是使用最广泛的[6],其无需脉宽调制器,而是将控制任务作为在线优化问题来处理,将有限开关状态代入预测模型进行计算,并选择使成本函数最小的开关状态输出即可。同时,预测范围可在多个步长上扩展提高控制性能,且不会使计算负担过大[7-8]。此外,有学者专为控制中压感应电机提出了模型预测直接转矩控制[9-11],其与有限控制集MPC类似,控制器直接输出开关状态无需调制器,同时通过轨迹扩展概念,提高预测范围,从而实现了低开关频率,特别适用于中压系统。

由于LCL滤波器较L滤波器的谐波衰减效果更好,故得到了广泛应用,尤其适用于低开关频率的中压并网变流器[12]。但LCL滤波器存在谐振的问题。对此,目前有被动阻尼[13]、多闭环控制[14]、虚拟电阻和主动阻尼[15]等解决方案。此外,并网变流器控制器设计中还需要考虑的是电网电压扰动问题,因为电网电压扰动也会降低系统性能。目前已有学者在低压并网变流器中引入MPC控制[16-17],但涉及中压系统的论述较少。文献[18]针对中点钳位型逆变器,开发了一种有限控制集MPC控制策略,并结合了数字滤波器来解决谐振问题。……

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