具体实施方式

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例来做进一步的解释说明，实施例中并不构成对本发明实施例的限定。

在本发明实例中，12脉冲不控整流器通过与基于DC-MPC的T 型Vienna整流器(T-type Vienna rectifier,TVNR)并联，通过控制TVNR 的电流矫正输入电流为正弦，如图1所示即为本文所提12脉冲整流器电流矫正拓扑结构。

12脉冲不控整流输入电流矫正后的理想工作电流如图4所示， i_j＝i_jS+i_jT，由于12脉冲不控整流电路和T型Vienna整流器电路结构不同，所以两部分的电流变化率不同。12脉冲整流器会注入12k+1次谐波，而本文所提的12脉冲整流器输入电流矫正结构中TVNR对12脉冲整流器的输入电流提供有源滤波功能；同时它可以为特定应用场合提供双极直流输出电压；最后，它提供一部分负荷功率，从而可以更好地缓解谐波。

以下叙述电流矫正结构有关带无电流畸变的功率分配比电压外环控制方法：

与维也纳整流器有关的有功功率必须设置到一个特定比例，以便能够获得无畸变的输入电流。此比例可根据恒功率比控制策略确定：在该策略中，12脉冲整流器和维也纳整流器之间的功率比在所有运行条件下都保持不变。使用该策略需要额外的控制回路来修正不同工作点处的直流环节参考电压，即通过控制直流侧电压来控制TVNR输入功率和12脉冲整流器之间的输出功率。

恒功率比控制策略中有功功率参考值的表达式为：

式中：d_p为功率比

因此，输出功率占比(定义为12脉冲整流器输出功率与总输出功率之比)可以通过输出直流电压控制回路来控制。图3显示了实现此策略的控制结构框图。

以下叙述矫正结构中TVNR的功率内环DC-MPC控制方法

步骤1：获取k时刻瞬时有功功率p^k、无功功率q^k、理想有功功率p^ref、扇区分布N、中点电位dV_dc；

步骤2：筛选出利于当前中点电位平衡的矢量作为备选矢量；在进行矢量筛选时，先判定直流侧中点电位的状态，以主扇区1为例阐述(其余扇区类似)，若中点电位大于零，则应该选择能抑制中点电位的短矢量(poo)的作为备选矢量。因此，若最优矢量为短矢量，则根据当前中点电位的状态来选择合适的短矢量，这样就能有效实现对 Vienna整流器中点电位的平衡控制。

步骤3：遍历计算价值函数，取最优的矢量为第一矢量；

TVNR输入电流静止坐标系下的微分表达式为：

直流侧电流i_o表达式为：

根据瞬时功率理论，第k个采样周期的瞬时功率变化率可以表示为：

式中：u_m＝-e_αu_α-e_βu_β；u_n＝-e_βu_α+e_αu_β

根据前向欧拉公式对TVNR功率微分方程式(3)进行离散化，得p和q在k+1时刻的预测值为：

若考虑中点平衡控制，将式(2)离散化得直流侧中点电位得预测模型为：

价值函数J表达式为：

但在筛选完有利中点平衡控制的矢量后，DC-MPC的价值函数则只需要考虑功率控制，式子(6)则可以改写为：

J＝(p^ref-p^k+1)²+(q^ref-q^k+1)² (7)

对备选矢量遍历计算式(7)即可得到目标第一矢量。

步骤4：以零矢量和剩余备选矢量为控制集，遍历计算第一矢量控制时间，取符合占空比控制范围的矢量作为第二矢量；

单一矢量控制下，最优矢量作用后所得的预测值在某些情况下与指定的参考值仍有较大差距，控制目标就会有较大波动，影响电流矫正性能。为了防止这一问题，将开关周期分为2个区间，引入第二矢量，通过分配两种矢量的作用时间就可以实现被控量的预测值灵活调节，准确跟踪参考值。控制集中，选择主扇区内的零矢量作为第二矢量优先集，为了防止第一矢量作用时间t₁出现小于零或者溢出开关周期的情况，可将第二矢量的选择范围进行扩大，将步骤3中剩余备选矢量纳入控制集。以下阐述滚动优化筛选第二矢量及作用时间计算过程。

假设功率斜率在采样周期相当短的一段时间内的保持一定，则在控制周期结束时有功功率和无功功率可以表示为：

式中：k_p1和k_p2分别为最优矢量和零矢量作用时有功功率斜率， t₂为第二矢量作用时间。

式(8)中可将功率预测值和参考值之间的误差表示为：

以最小功率定义价值函数，使价值函数最小化，即

通过式(10)求出最优矢量的最优作用时间为：

占空比优化的流程图如图6所示

步骤5：输出占空比。

计算出t₁，通过t_1i/T_s即可在固定的开关频率下产生PWM开关信号。