針對(duì)電網(wǎng)三相不平衡條件下三相四線制配電系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)序以及零序電流的問(wèn)題,選擇電容分裂式變換器為研究對(duì)象,提出一種模型預(yù)測(cè)電流控制策略。首先,通過(guò)坐標(biāo)變換構(gòu)建αβ0坐標(biāo)下逆變器輸出電流的預(yù)測(cè)模型。其次,基于瞬時(shí)無(wú)功理論的參考補(bǔ)償分量檢測(cè)方法直接計(jì)算出零序參考電流。最后,利用價(jià)值函數(shù)對(duì)逆變器輸出的不同電壓矢量進(jìn)行評(píng)估,選擇使價(jià)值函數(shù)值最小的最優(yōu)電壓矢量并應(yīng)用于下一采樣周期,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)電流補(bǔ)償。所提出的控制策略能夠有效降低電網(wǎng)三相不平衡度,補(bǔ)償三相負(fù)載不平衡產(chǎn)生的零序電流,提高了電網(wǎng)電能質(zhì)量及系統(tǒng)運(yùn)行性能。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的控制策略在電網(wǎng)不平衡條件下的有效性。 

【文章來(lái)源】：電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2020,48(13)北大核心CSCD

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實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Fig.7Experimentalsetup

Systemparameter參數(shù)數(shù)值直流側(cè)電壓Udc1,Udc2400V直流側(cè)電容C1000μF濾波電感L4mHa相阻抗r10Ω+200mHb相阻抗r13Ω+225mHc相阻抗r11Ω+117mH電網(wǎng)電壓e100V采樣頻率f10kHz參考頻率fref50Hz圖5為單相負(fù)載不平衡模型預(yù)測(cè)控制的仿真結(jié)果，三相電網(wǎng)電壓波形如圖5(a)所示，無(wú)補(bǔ)償前單相負(fù)載不平衡電流如圖5(b)所示，由于c相負(fù)載過(guò)重導(dǎo)致其c相負(fù)載電流跌落，補(bǔ)償前三相電流ia=4.8A，ib=4.9A，ic=4A，不平衡度為12.4%；補(bǔ)償后圖5單相不平衡模型預(yù)測(cè)控制的仿真結(jié)果Fig.5Simulationresultsofsingle-phaseunbalancemodelpredictivecontrol

得最小值的電壓矢量，將對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)應(yīng)用于下一采樣周期。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提模型預(yù)測(cè)電流控制策略對(duì)三相四線制電容分裂式變換器控制的有效性和實(shí)用性[17-23]。1三相四線制電容分裂式變換器工作原理及數(shù)學(xué)模型三相四線制電容分裂式變換器是一個(gè)三相相互獨(dú)立的非耦合系統(tǒng)，可以將其等效為三個(gè)獨(dú)立的單相半橋逆變電路，其直流側(cè)電容中點(diǎn)與三相電網(wǎng)系統(tǒng)的中性線相連接，形成中線電流回路，通過(guò)引出線補(bǔ)償所需的基波零序電流，以消除或減少電網(wǎng)中三相電流不平衡度。三相四線制電容分裂式變換器結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1電容分裂式變換器結(jié)構(gòu)Fig.1Structureofsplitcapacitorconverter如圖1所示，ea、eb、ec為三相電網(wǎng)電壓，n為中性點(diǎn)，Udc1、Udc2分別為直流側(cè)上下電容的采樣電壓。C1、C2分別為直流側(cè)的兩個(gè)串聯(lián)電容，起穩(wěn)壓和濾波作用，L為逆變器側(cè)濾波電感，通過(guò)在直流側(cè)上下電容器的中點(diǎn)引出一條通路作為零序電流的補(bǔ)償方式。根據(jù)基爾霍夫定律，得到變換器在abc三相靜止坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程為aaanabbbnbcccncddiiueLiRiuetiiue(1)式中：uan、ubn、ucn為變換器輸出三相電壓；ia、ib、ic為輸出三相電流；ea、eb、ec為三相電網(wǎng)電壓。對(duì)式(1)進(jìn)行Clark變換，得到αβ兩相靜止坐標(biāo)下的狀態(tài)方程：ddiiueLRtiiue(2)式中，iα、iβ、uα、uβ、eα、eβ分別為逆變器輸出電流、電壓和電網(wǎng)電壓的α、β分量。定義變換器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)Si(i=a,b,c)如下：11iiSi相上橋臂導(dǎo)通，下橋臂關(guān)斷相上橋臂關(guān)斷，下橋臂導(dǎo)通

【參考文獻(xiàn)】：
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