雙級矩陣變換器的雙空間矢量預測控制

2015年02月14日14:44:09 本網(wǎng)站我要評論(2)字號：T | T | T

摘要：針對電網(wǎng)輸入電壓不對稱和輸出負載變化等擾動，使得雙級矩陣變換器（TSMC）的輸入輸出電能質(zhì)量變差的問題，提出了雙級矩陣變換器的雙空間矢量參考值的預測控制算法。首先基于瞬時功率理論分析整流級輸入有功功率和無功功率控制原理，分別建立兩級電路的預測模型；然后提出了整流級參考輸入電流矢量和逆變級參考輸出電壓矢量的預測算法。與開關(guān)表法的預測算法相比，本預測算法具有計算量小、開關(guān)頻率固定等優(yōu)點。仿真結(jié)果表明，采用所提出的控制策略，系統(tǒng)能有效抑制輸入電壓的不對稱對輸出性能的影響；同時，在輸出負載擾動時，能保證整流級的高輸入功率因數(shù)和輸入電流質(zhì)量，控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)性能。該預測算法適用于工程領(lǐng)域中數(shù)字化控制方案的實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：雙級矩陣變換器；雙空間矢量參考值；參考輸入電流矢量；參考輸出電壓矢量；預測控制

中圖分類號：TP27　　　文獻標志碼：A

１引言

雙級矩陣變換器是一種新型高效的功率變換器，具有能量雙向傳輸、結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高等優(yōu)點，在電氣傳動、電力系統(tǒng)、新能源發(fā)電等領(lǐng)域有很大的應用價值［1-3］。

由于TSMC無中間儲能元件的隔離和緩沖作用，其整流級和逆變級相互耦合，各級控制變量的變化、擾動等都會影響到對方級的控制性能［4］。文獻［5］提出了TSMC整流級的改進控制策略，能夠有效抑制輸入電壓不平衡的影響，但對逆變級的擾動卻無能為力。文獻［6-7］提出了TSMC逆變級的閉環(huán)控制策略，有效提高了逆變級的輸出電能質(zhì)量，但對網(wǎng)側(cè)輸入功率因數(shù)和電流會產(chǎn)生影響。文獻［8］提出了開關(guān)表法的TSMC預測控制策略，能夠兼顧兩級的控制性能，較好地實現(xiàn)兩級解耦控制，但系統(tǒng)開關(guān)頻率不固定、計算量大。

本文基于瞬時功率理論，分析了整流級輸入有功功率和無功功率控制原理［9］，并分別建立了整流級和逆變級電路的預測模型，提出了TSMC的雙空間矢量參考值的預測算法。仿真結(jié)果驗證了采用所提出方法的有效性，系統(tǒng)在輸入電壓不對稱和輸出負載變化等擾動下，具有良好的輸入輸出性能。

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雙級矩陣變換器的雙空間矢量預測控制

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