基于内模控制的三相整流器模型预测直接功率控制改进

"该文探讨了三相整流器的模型预测直接功率控制的改进方法，结合了模型预测控制（MPC）与直接功率控制（DPC），旨在解决传统DPC的控制滞后和开关频率不固定的问题。通过引入内模控制，改善了静态误差跟踪的精度，降低了有功和无功功率误差以及交流侧电流谐波。在Matlab/Simulink环境中进行了仿真对比，验证了改进策略的有效性。" 在电力电子领域，三相电压型PWM整流器（VSR）因其双向能量流动、稳定的直流侧输出电压和高功率因数等优势而被广泛应用。控制策略包括无网侧电压传感器控制、直接功率控制、电压电流双闭环控制等多种。其中，整流器的直接功率控制方法因其简洁的结构和快速的动态响应而受到青睐，但其开关频率不固定和控制滞后的问题限制了其性能。 模型预测控制（MPC）作为一种在20世纪70年代提出的控制策略，以其对数学模型要求不高、处理纯滞后过程能力强、误差跟踪性能优良和鲁棒性好等特点，常用于实时优化误差跟踪。将MPC与DPC结合，可以有效降低直流侧电压纹波和交流侧电流谐波，从而改善整流器的性能。 然而，传统MPC-DPC存在静态误差跟踪不精确的问题。为解决这一问题，文章提出了基于内模控制（IMC）改进的MPC-DPC方法。内模控制是一种基于系统模型的控制策略，具有简单的设计、良好的跟踪调节性、强鲁棒性和消除不可测干扰的能力，特别适用于非线性、耦合性强的系统。在三相整流器的模型预测直接功率控制中加入内模控制，可以补偿静态误差，提高功率跟踪精度，进一步优化交流侧电流波形。 在实际应用中，作者在Matlab/Simulink环境下建立了模型，对比分析了传统MPC-DPC与改进的MPC-DPC，结果证实了改进策略的有效性和可行性，为三相整流器的控制提供了新的优化方案。这项工作对于提升电力电子设备的效率和稳定性具有重要意义，特别是在需要精确控制和高效运行的场合，如电力拖动、电机解耦和复杂工业过程控制等领域。