三相电压型并网逆变器预测直接功率控制研究尚磊，孙丹，胡家兵，贺益康（浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市，310027）InvestigationonthePredictiveDirectPowerControlofThree-PhaseGrid-ConnectedVoltage-SourcedInvertersShangLei,SunDan,HuJia-bing，HeYi-kang(CollegeofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou,310027)摘要：本文研究了一种用于三相电压型并网逆变器的新型直接功率控制策略——预测直接功率控制（PredictiveDirectPowerControl，简称P-DPC）。重点讨论了P-DPC不同的电压矢量选择原则和电压矢量作用时间的处理方法，以降低低次电流谐波成分，获得更好的动、静态性能。该P-DPC可实现恒定的开关频率，解决了传统开关表直接功率控制策略（LUT-DPC）开关频率不固定的弊病，继承了直接功率控制策略功率快速调节的固有特点，且无需旋转坐标变换和空间矢量脉宽调制。在一台2kVA并网逆变器实验样机上对传统LUT-DPC、矢量控制和P-DPC进行了仿真和实验研究。结果表明了本文提出方法的有效性和其在可再生能源开发利用中的工程实用前景。关键词：电压型并网逆变器；预测；直接功率控制；恒定开关频率中图分类号：TM464Abstract:Thispaperinvestigatesanoveldirectpowercontrol,predictivedirectpowercontrol(P-DPC),forthree-phasegrid-connectedvoltage-sourcedinverters(GC-VSI).Differentstrategiestoselectvoltagevectorsandtheirdurationtimeappropriatelyhavebeenaddressedtoeliminatethelow-ordersharmonicofcurrents,andobtainbetterdynamicandstaticperformance.TheP-DPC,whichisimplementedinthestationaryreferenceframedirectly,canobtainafixedswitchfrequencyinsteadoftheshortcomingofvariableswitchingfrequencyappearsinconventionallook-uptabledirectpowercontrol(LUT-DPC)and,meanwhile,itstillmaintainsthefasttransientfeatureofDPC.Furthermore,itrequiresnosynchronousreferenceframetransformationandspacevectorpulsewidthmodulation.ThesimulationandexperimentalinvestigationonLUT-DPC,vectorcontrolandP-DPChavebeencarriedoutona2kVAGC-VSI.TheresultsshowtheeffectivenessoftheproposedP-DPCstrategyanditsapplicationpotentialonrenewableenergyindustry.Keywords:grid-connectedvoltagesourcedinverter(GC-VSI);predictive;directpowercontrol(P-DPC);fixedswitchfrequency10引言随着能源危机的日益加剧和人们环保意识的增强，风力发电、光伏发电等可再生能源开发利用及分布式发电技术以及高压直流输电技术（HVDC）得到了空前的发展。电压型并网逆变器[1]因其具有较好的输入、输出特性、有功功率和无功功率独立调节等优势，被广泛地应用在可再生能源分布式发电和高压直流输电等领域，其在智能电网技术中也有着十分重要的作用和地位。矢量控制（VC）以其良好的稳态性能，被广泛用作电压型并网逆变器的控制技术[2-4]。但矢量控制需要较为复杂的坐标旋转变换和空间矢量脉宽调制（SVPWM），增加了系统的复杂程度，更使系统的动、静态性能很大程度上依赖于电流PI浙江省自然科学基金项目（No.Y1080287）。ProjectSupportedbytheZhejiangProvincialNaturalScienceFoundationofChinaunderGrant(No.Y1080287).控制器参数的调节。为提高系统的动态性能，基于交流电机直接转矩控制[5-7]原理，直接功率控制也被提出并应用于并网逆变器中[8-10]。传统直接功率控制采用滞环调节器，通过查表方式选择电压矢量,称之为开关表直接功率控制（LUT-DPC），其特点是无需旋转坐标变换，控制结构简单，动态响应快。但是该方法的开关频率不恒定，会产生频率不固定的电流谐波，造成电力滤波器的设计困难。为克服这一缺点，文献[11-12]提出了一种较为新颖的预测直接功率控制（P-DPC）技术，既不需要旋转坐标变换，也无需SVPWM技术，还可实现恒定的开关频率，但文中采用的电压矢量选择及其有效作用时间的处理方案会产生较为严重的低次电流谐波，因此必须进行更为深入的分析和改进研究，进一步提出优化的矢量选择、作用时间处理策略。本文首先对电压型并...
