摘要：

针对电网输入电压不对称和输出负载变化等扰动，使得双级矩阵变换器（TSMC）的输入输出电能质量变差的问题，提出了双级矩阵变换器的双空间矢量参考值的预测控制算法。首先基于瞬时功率理论分析整流级输入有功功率和无功功率控制原理，分别建立两级电路的预测模型；然后提出了整流级参考输入电流矢量和逆变级参考输出电压矢量的预测算法。与开关表法的预测算法相比，本预测算法具有计算量小、开关频率固定等优点。仿真结果表明，采用所提出的控制策略，系统能有效抑制输入电压的不对称对输出性能的影响；同时，在输出负载扰动时，能保证整流级的高输入功率因数和输入电流质量，控制系统具有良好的动静态性能。该预测算法适用于工程领域中数字化控制方案的实现。

关键词：双级矩阵变换器；双空间矢量参考值；参考输入电流矢量；参考输出电压矢量；预测控制

１引言

双级矩阵变换器是一种新型高效的功率变换器，具有能量双向传输、结构紧凑、功率密度高等优点，在电气传动、电力系统、新能源发电等领域有很大的应用价值［1-3］。

由于TSMC无中间储能元件的隔离和缓冲作用，其整流级和逆变级相互耦合，各级控制变量的变化、扰动等都会影响到对方级的控制性能［4］。文献［5］提出了TSMC整流级的改进控制策略，能够有效抑制输入电压不平衡的影响，但对逆变级的扰动却无能为力。文献［6-7］提出了TSMC逆变级的闭环控制策略，有效提高了逆变级的输出电能质量，但对网侧输入功率因数和电流会产生影响。文献［8］提出了开关表法的TSMC预测控制策略，能够兼顾两级的控制性能，较好地实现两级解耦控制，但系统开关频率不固定、计算量大。

本文基于瞬时功率理论，分析了整流级输入有功功率和无功功率控制原理［9］，并分别建立了整流级和逆变级电路的预测模型，提出了TSMC的双空间矢量参考值的预测算法。仿真结果验证了采用所提出方法的有效性，系统在输入电压不对称和输出负载变化等扰动下，具有良好的输入输出性能。

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