基于Luenberger观测器的SVG三矢量预测直接功率控制研究*

郎佳红， 马振亚， 张 泽， 兰向龙， 郑诗程

(安徽工业大学 安徽省电力电子与运动控制重点实验室，安徽 马鞍山 243000)

0 引 言

大容量无功设备导致电网功率因数降低，降低了电能生产、传输和利用效率，甚至影响到负载的正常工作[1]。静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)能够动态、快速、实时补偿无功，因此受到国内外工程企业的广泛关注[2]。

随着对三相变流器研究的深入，不断有新的研究方法被提出。其中包括电压定向控制(Voltage Oriented Control，VOC)[3]、直接功率控制(Direct Power Control，DPC)和虚拟磁链定向(Virtual Flux Oriented Control，VFOC)[4]。VOC通过同步旋转坐标变换将网侧三相电流分解为d轴和q轴电流，采用PI控制器分别控制，实现有功和无功的解耦，稳态性能较好。但是PI控制器的参数不易整定，依赖于电流内环性能且系统动态响应速度较慢[5]。DPC通过滞环控制器和一个预定的开关矢量表来选择输出电压矢量，控制有功功率和无功功率输出，动态响应较电流控制快。但其中的滞环环节使其开关频率不固定，不利于输出端滤波电感的设计。当微处理器和数字信号处理技术得到发展后，模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)便在电力电子领域得到越来越广泛的关注与应用。其中，有限控制集模型预测控制(Finite control Set Model Predictive Control，FCS-MPC)[6]通过最小化代价函数循环找出最优电压矢量，虽然系统瞬态响应速度优良，但其运行过程中存在计算量大、稳态性能有限、开关频率不固定以及依赖模型参数等缺点。

提高稳态性能可以通过扩大电压矢量的选择范围加以实现，即在一个采样周期内施加有效矢量和零矢量，形成具有占空比的模型预测控制，通过调整零电压矢量的作用时间来改变输出电压幅值。……