【Simulink】基于FCS-MPC的带阻感负载的三相逆变器电流控制(Matlab Function)

简介: 【Simulink】基于FCS-MPC的带阻感负载的三相逆变器电流控制(Matlab Function)


应用的对象是并网的,用一个电压源(Three-Phase Programmable Voltage Source)模拟交流电网。

本篇博客将针对非并网状态(即孤岛状态),分析带阻感负载的三相逆变器FCS-MPC控制,介绍Simulink仿真搭建过程。

FCS-MPC原理可参见 【Simulink】基于FCS-MPC的三相并网逆变器控制(Matlab Function),控制原理是相似的。

仿真原理图

整体电路图:

相位部分:

原本对于并网逆变器而言,大电网对逆变器系统提供电压和频率的支撑,为了实现输出电流与电网电压的同频同相,可将电网电压 E a b c E_{abc}Eabc 作为输入信号,通过锁相环 PLL(3ph) 实时锁定电网电压的相位 ω t \omega tωt,并将其作为参考电流的相位。

但对于孤岛运行的电网而言,需要保证逆变器出口电压幅值和频率稳定在参考值,这时候需要人为设定参考电流的相位 ω t \omega tωt

时间 t 可以用 Counter Free-Running 模拟,当然也可以用 Repeating Sequence 实现,或者自己写一个累加器,用途是每个采样时间+1

ω = 2 π f \omega = 2 \pi fω=2πf

Matlab Function

和并网的差不多

function [S1,S2,S3,S4,S5,S6] = fcn(Vdc, ea, eb, ia, ib, iar, ibr)
g = zeros(1,8);
L = 0.02;
R = 0.05;
T = 1/1e4;
v0 = 0; 
v1 = 2/3*Vdc; 
v2 = 1/3*Vdc + 1j/sqrt(3)*Vdc; 
v3 = -1/3*Vdc + 1j/sqrt(3)*Vdc; 
v4 = -2/3*Vdc; 
v5 = -1/3*Vdc - 1j/sqrt(3)*Vdc; 
v6 = 1/3*Vdc - 1j/sqrt(3)*Vdc; 
v7 = 0;
v = [v0 v1 v2 v3 v4 v5 v6 v7]; 
states = [0 0 0; 1 0 0; 1 1 0; 0 1 0; 0 1 1; 0 0 1; 1 0 1; 1 1 1]; 
for i = 1: 8
    v_o1 = v(i); 
    % 负载电流预测
    ia1 = (1-T*R/L)*ia+(real(v_o1)-ea)*T/L;
    ib1 = (1-T*R/L)*ib+(imag(v_o1)-eb)*T/L;
    % 代价函数
    g(i) = abs(iar - ia1) + abs(ibr - ib1);
end   
[~,x_opt] = min(g); 
% 开关矢量应用
S1 = states(x_opt,1); 
S2 = states(x_opt,2); 
S3 = states(x_opt,3); 
S4 = ~states(x_opt,1); 
S5 = ~states(x_opt,2); 
S6 = ~states(x_opt,3);

仿真结果

当负载参考电流为3A时

负载电流波形:

FFT分析:

THD=3.52%

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