改进的虚拟磁链MPDPC：基于电压型PWM整流器的高效功率控制

本文主要探讨了一种创新的电力自动化设备控制技术——基于虚拟磁链的PWM整流器模型预测直接功率控制（MPDPC）。传统AC/DC转换器，如二极管整流器，虽然成本低但存在低次谐波和功率处理问题。相比之下，PWM整流器因其能提供双向能量流动、改善功率因数、减少电网谐波和灵活调节直流电压，成为变流控制领域的热门选择。 文章首先回顾了PWM整流器的控制策略，如矢量控制（包括电压定向VOC和虚拟磁链定向VFOC）、直接功率控制（DPC）和空间矢量DPC。矢量控制虽然有快速动态响应和良好的鲁棒性，但受限于滞环比较器的采样频率问题。DPC如VF-DPC和DPC-ST则强调了功率因数和响应速度，但功率纹波和开关频率不稳定对滤波设计构成挑战。 本文创新之处在于，它在传统MPDPC的基础上，引入了虚拟磁链的概念，以电网电压作为基本控制矢量，通过延时补偿和重复控制策略，构建了一个目标函数，旨在优化功率跟踪精度，减小功率纹波，降低电流谐波畸变率。在αβ坐标系下，作者深入分析了电网电流、虚拟磁链、输入电压、直流侧电压和开关函数之间的动态关系，以确定最优的控制策略。 与传统的DPC和MPDPC方法相比，改进的MPDPC方法在保持功率跟踪性能的同时，避免了滞环比较器和过多的交流电压传感器，简化了系统结构，提升了系统的动态响应和效率。仿真和实验结果证实了这种改进方法的有效性，证明了它在实际应用中的优越性。 本文的贡献在于提供了一种高效、精确且结构简洁的PWM整流器控制方案，对于提升电力设备的性能和能源利用效率具有重要意义。未来的研究可以进一步探索如何优化算法参数，以适应更广泛的运行条件和环境需求。