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

news2024/12/26 21:39:45

之前写过三相并网逆变器FCS-MPC的博客
👉【Simulink】基于FCS-MPC的三相并网逆变器控制（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：

在这里插入图片描述

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 $E_{abc}$ 作为输入信号，通过锁相环 PLL(3ph) 实时锁定电网电压的相位 $\omega t$ ，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 $\omega t$ ：
时间 t 可以用 Counter Free-Running 模拟，或者自己写一个累加器，用途是每个采样时间+1
$\omega = 2 \pi f$
在这里插入图片描述

Math 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);