电力电子并网转换系统模型预测控制

电力电子并网转换系统已广泛用于新能源并网发电、电动汽车充放电、交直流微电网等电能转换领域，具有转换效率高、响应速度快、易于控制和调节等技术优势。本书对电力电子并网转换系统拓扑结构及其模型预测控制技术进行了深入研究，力求进一步提高系统性能。本书是作者近年来研究成果的总结，全面系统地介绍了电力电子并网转换器的基本结构、数学模型、关键控制技术、仿真与实验分析。
本书适用于电力电子并网转换技术的研究者、教师以及研究生，也适用于从事本领域研究的工程师和开发者。

第1章绪论1
1.1引言1
1.2电力电子并网转换系统研究现状2
1.2.1传统控制技术2
1.2.2新型控制技术4
1.2.3开关故障与非理想电网下的控制技术5
本章小结7
参考文献8
第2章电力电子并网转换系统结构与模型10
2.1并网转换器结构与数学模型10
2.1.1三相静止坐标系数学模型10
2.1.2两相静止坐标系数学模型12
2.1.3两相旋转坐标系数学模型13
2.2电力电子并网转换器功率模型14
2.2.1瞬时功率理论14
2.2.2旋转坐标系下的并网转换器功率预测模型16
2.2.3静止坐标系下的并网转换器功率预测模型16
本章小结17
参考文献17
第3章电力电子并网转换系统模型预测控制19
3.1并网转换系统前馈解耦控制19
3.1.1前馈解耦控制基本原理19
3.1.2PI调节器的参数整定20
3.1.3SVPWM技术原理与建模22
3.2并网转换系统模型预测控制31
3.2.1模型预测控制基本原理31
3.2.2并网转换系统模型预测电流控制32
3.2.3并网转换系统模型预测功率控制39
3.3仿真分析与验证41
3.3.1并网转换系统前馈解耦控制仿真分析41
3.3.2并网转换器模型预测控制仿真分析43
本章小结45
参考文献45
第4章模型预测控制的时滞补偿与代价函数优化47
4.1模型预测多目标协调控制47
4.1.1模型预测多目标协调控制基本原理47
4.1.2两步延时补偿48
4.1.3降低开关频率49
4.1.4代价函数优化50
4.2鲁棒性分析51
4.3仿真结果及分析52
4.3.1延时补偿算法仿真52
4.3.2降低开关频率仿真54
本章小结56
参考文献56
第5章电网电压不平衡下并网转换器模型预测功率补偿控制58
5.1电网电压不平衡下传统正负序分离控制58
5.1.1正负序分量数学模型58
5.1.2正负序分离及锁相环59
5.1.3正负序分离下的SVPWM控制60
5.2电网电压不平衡下功率补偿建模60
5.2.1dq旋转坐标下功率建模61
5.2.2αβ静止坐标系下功率建模61
5.2.3消除有功功率脉动功率补偿63
5.2.4消除无功功率脉动功率补偿63
5.2.5带功率补偿模型预测功率控制结构与算法64
5.3仿真分析与验证66
5.3.1单相跌落下的稳态仿真分析66
5.3.2单相跌落下动态仿真分析69
5.3.3功率补偿前后仿真对比70
本章小结71
参考文献71
第6章电力电子并网转换系统模型预测低电压穿越控制73
6.1电网电压对称故障时低电压穿越控制73
6.1.1电网对称故障时转换器运行特性分析73
6.1.2控制参数整定74
6.1.3基于前馈解耦PI控制的低电压穿越策略75
6.1.4基于模型预测功率控制的低电压穿越策略78
6.2仿真分析与验证79
6.2.1LVRT控制投入前后的对比分析79
6.2.2不同跌落深度的对比分析86
6.2.3模型预测控制与前馈解耦PI控制的对比分析87
本章小结88
参考文献88
第7章电力电子并网转换系统容错结构与模型预测容错控制90
7.1并网转换系统非冗余故障容错结构和运行机理建模90
7.1.1并网转换器非冗余容错结构90
7.1.2FSTP的运行分析91
7.1.3FSTP的电流预测模型93
7.1.4DAB的工作原理分析95
7.1.5直流侧中点电压模型98
7.2并网转换器的模型预测容错控制99
7.2.1功率预测模型与代价函数的选择100
7.2.2模型预测直接功率控制结构与算法100
7.2.3DAB直流电压抑制102
7.2.4直流注入控制中点电压平衡103
7.3电网不平衡下故障容错运行的功率波动与抑制方法104
7.3.1功率脉动抑制方法105
7.3.2两步预测延时补偿106
7.4仿真分析与验证109
7.4.1并网转换器的模型预测容错控制仿真109
7.4.2电网不平衡下故障容错控制仿真112
本章小结116
参考文献116
第8章三相不平衡治理模型预测控制技术117
8.1三相不平衡电能质量治理117
8.1.1三相不平衡的概念118
8.1.2三相不平衡的影响118
8.1.3三相不平衡治理的解决方案119
8.2中点钳位三电平转换器的原理和电压矢量分析119
8.2.1中点钳位三电平转换器的工作原理及特点119
8.2.2中点钳位三电平转换器空间电压矢量分析121
8.3中点钳位三电平转换器模型预测建模与仿真125
8.3.1中点钳位三电平转换器数学建模125
8.3.2并网电感电流模型预测建模126
8.3.3分裂电容电压模型预测建模127
8.3.4模型预测控制方法128
8.3.5PSCAD(EMTDC)仿真验证129
8.4三相不平衡治理模型预测控制与仿真132
8.4.1基于对称分量法的瞬时功率理论132
8.4.2基波正序电压检测器135
8.4.3三相不平衡补偿策略136
8.4.4三相三线制系统仿真与验证137
8.4.5三相四线制系统仿真与验证140
本章小结144
参考文献145
第9章电力电子并网转换器实验平台设计与测试146
9.1并网转换器实验平台结构146
9.1.1硬件系统结构147
9.1.2主电路设计148
9.1.3控制电路设计148
9.1.4软件设计150
9.2并网转换器性能测试与实验分析151
9.2.1并网转换器的模型预测控制实验151
9.2.2电网电压不平衡下的模型预测功率补偿控制实验153
9.2.3并网转换器的模型预测容错控制实验154
本章小结157
第10章后记158
10.1主要内容回望158
10.2本书的主要特点159
10.3研究展望160