CN112260294A - 一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，用以解决常规模型预测控制方法计算繁杂导致电流跟踪精度不够、电流谐波畸变较大等技术问题。其步骤为：首先，在αβ0坐标系下建立三相四线电容分裂式变换器的电流预测模型，对k+1时刻的零序电流分量进行预测；其次，计算k+1时刻的直流侧串联电容电压差值，通过引入均压权重系数建立新的价值函数；最后，根据k+1时刻的开关状态计算价值函数的值，将最小的价值函数值对应的开关状态应用于下一时刻电流的预测。通过仿真和实验，本发明在一定程度上降低了执行算法过程中的计算量，提高电流跟踪精度，降低了系统中的零序电流及电流谐波。

Description

一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法

技术领域

本发明涉及三相不平衡治理技术领域，特别是指一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法。

背景技术

随着我国现代化科技工业的迅速发展，大量冲击性负荷、不平衡负荷的投入使用，导致三相四线制配电网中故障零序电流过大、三相电流不平衡等情况，引起系统电流产生负序分量、故障零序分量以及谐波分量，对电网造成严重的电能质量污染。随着两电平变换器在不平衡治理方面应用逐渐广泛，其安全稳定运行也直接影响着电力系统的可靠运行，因此，变换器具有良好的控制性能至关重要。

目前，针对三相三线制配电网中三相不平衡的治理研究已经较为成熟，研究围绕控制系统中的负序电流分量为目标，提高系统的电能质量。文献[孙宇新,陈宇超,施凯,等.三相四桥臂逆变器的改进分序控制策略[J].电力系统及其自动化学报,2020,032(002):105-112.]采用三相四桥臂拓扑，中性线接入第四桥臂，将三相电路解耦成单相电路进行控制，但其控制方式较为复杂且容易产生较大的共模电流干扰。文献[李琰琰，潘超，曹宏，等.组合开关状态的NPC三电平模型预测不平衡治理策略[J].电力系统保护与控制，2020，48(12):97-106.]采用NPC三电平分裂电容式三相四线制结构，利用分裂电容中点构造出中性线，此拓扑结构和控制方式较为简单。

针对电网长期不对称运行，电网三相不平衡度逐渐增加，电能质量受到严重污染，危害电网安全可靠运行。文献[金楠,郭磊磊,窦智峰，等.清洁能源发电并网逆变器有限状态模型预测控制[J].电机与控制学报,2018,22(04):89-97.]提出模型预测协调控制算法，有效降低开关频率，减少算法时滞，但需进行dq变换实现过程较为复杂。文献[詹雄铿,余泓圻,王庆斌，等.三相四线制三电平D-STATCOM中点电位复合控制方法[J].电力电容器与无功补偿,2018,39(05):42-48.]基于i_p-i_q双环控制策略，有效抑制三桥臂变换器中点电位平衡控制问题，但未考虑三相四线制系统中存在的零序分量，在三相不平衡情况下实现较为困难。文献[瞿殿桂,曹以龙,赵乐,王振邦.三相四线制APF改进型矢量谐振控制策略[J].电力电子技术,2018,52(06):92-95.]基于矢量谐振控制方法进行改进，有效补偿三相四线制系统网侧电流，提升补偿精度改善动态响应，但此方法无法解决三相不平衡的电流谐波及故障零序电流问题。文献[张国荣,吴一鸣,彭勃,等.三相四线制三电平变流器的优化调制策略[J].电力系统自动化,2018,42(22):187-197.]针对传统三相四线制系统变换器中点电位偏移问题，提出一种3D-SVPWM(3D-Space Vector Pulse Width Modulation)控制方法达到平衡中点电位的目的，但该方法针对谐波分量抑制能力较差。文献[金楠,张涛,窦智峰,武洁,孔汉.不平衡电网三相四开关变换器预测功率控制[J].电机与控制应用,2018,45(09):48-53.]基于有限控制集模型预测控制策略(Finite Control Sets ModelPredictive Control,FCS-MPC)，实现不平衡电网下降低电流畸变，以提高电能质量，该法具有适应性好、鲁棒性强等特点。当前有多种方法可实现变换器带三相不平衡负载运行，但对于零序电流及谐波控制仍不理想，且常规模型预测控制方法存在采样延时、计算繁杂导致电流跟踪精度不够、电流谐波畸变较大等问题。

发明内容

针对上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，解决了现模型预测控制方法存在采样延时、计算繁杂导致电流跟踪精度不够、电流谐波畸变较大的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

本技术方案能产生的有益效果：

(1)本发明采用两步预测模型的原理进行带延时补偿的模型预测控制以减少计算量；同时，还通过详细的理论分析和详细的仿真的实验证明了所提控制方法的有效性。

(2)本发明详细阐述了电容分裂式变换器电压矢量变化规律及运行机理，总结输出电压矢量与开关信号的对应关系，通过建立三相四线制系统α-β-0坐标系下的电流预测模型，为MPOC方法建立基本数学模型。

(3)针对常规模型预测控制执行算法过程产的的延时，本发明通过建立两步电流预测模型进行延时补偿，实时更新开关状态，降低电流谐波，提高电能质量；同时，对直流侧串联电容电压差值进行详细的理论分析，设计均压权重系数，在一定程度上抑制了不平衡造成直流侧串联电容电压不均衡问题。

(4)通过仿真和实验验证，本发明所提无零序权重因子模型预测优化控制方法相较于常规模型预测方法在一定程度上降低执行算法过程中的计算量，提高电流跟踪精度，电流总谐波畸变率明显降低，具有较好的不平衡治理效果和动、稳态性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的三相四线电容分裂式变换器结构图。

图2为本发明的电容分裂式变换器空间电压矢量图。

图3为本发明的i_p-i_q-i₀目标电流检测原理图。

图4为本发明的三相零序有功及无功电流分离原理图。

图5为本发明的直流侧串联电容电压控制拓扑结构图。

图6为本发明的未加入延时补偿的控制操作。

图7为本发明的延时补偿控制操作原理图。

图8为本发明的模型预测优化控制算法流程图。

图9为本发明的不同权重系数下串联电容电压。

图10为本发明的串联电容均压控制下的串联电容电压差。

图11为本发明的模型预测优化控制仿真结果。

图12为本发明的实验平台。

图13为本发明的常规模型预测治理后三相电流波形。

图14为本发明的MPOC不平衡治理后三相电流波形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，具体步骤如下：

步骤一：定义三相四线电容分裂式变换器的开关状态S_a、S_b、S_c，根据开关状态S_a、S_b、S_c在αβ0坐标系下建立三相四线电容分裂式变换器的电流预测模型；

三相四线电容分裂式变换器结构如图1所示，该结构相较于三相四桥臂变换器所用功率器件较少，但仍需考虑直流侧串联电容电压均衡问题。

根据基尔霍夫电压定律，得到三相四线电容分裂式变换器静止坐标系下的状态方程：

其中，u_an、u_bn、u_cn为电容分裂式变换器输出对参考点电压，i_a、i_b、i_c均为变换器输出电流，e_a、e_b、e_c均为变换器电网电压。

对式(1)进行Clark变换，得到αβ两相静止坐标下的状态方程为：

式中：u_α、u_β为电容分裂式变换器输出电压的αβ分量，i_α、i_β为电容分裂式变换器输出电流的αβ分量，e_α、e_β为电网电压αβ分量。

所述开关状态S_a、S_b、S_c的取值分别为：

因此，开关组合状态分别为(0,0,0)、(0,0,1)、(0,1,0)、(0,1,1)、(1,0,0)、(1,0,1)、(1,1,0)、(1,1,1)。

功率器件的通断序次不同，将影响电容分裂式变换器的输出电压矢量不同。

式中，a＝e^j2π/3，电容分裂式变换器输出电压矢量U表示为：

对式(7)进行Clark变换，得到αβ0坐标下变换器输出电压与开关状态的表达式：

电容分裂式变换器输出的8种电压矢量分布示意图如2所示，其中电容分裂式变换器输出电压矢量U₀＝U₇。

对式(7)进行离散化变换，计算得到离散数学模型：

式中，T_s为采样周期。化简式(9)，得t_k+1时刻αβ坐标下的预测电流为

式中，i_α(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器在α轴的预测电流分量，i_β(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器在β轴的预测电流分量，i_α(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电流的α轴分量，i_β(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电流的β轴分量，u_α(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电压的α轴分量，u_β(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电压的β轴分量，e_α(k)为k时刻的电容分裂式变换器的电网电压的α轴分量，e_β(k)为k时刻的电容分裂式变换器的电网电压的β轴分量，T_s为采样周期。

在三相三线制电流预测模型(10)基础上加入零序电流预测模型，提出一种采用零序电压源分析，精准控制零序电流建立三相四线制零序电流预测模型。

通过恒功率变换计算得到零序电压源公式：

式中，u₀、e₀分别为变换器输出的零序电压和网侧零序电压。

则k+1时刻零序电流预测模型如下：

其中，i₀(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的零序电流，i₀(k)为k时刻的电容分裂式变换器的零序电流，u₀(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器输出的零序电压，e₀(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器输出的零序电网电压。

步骤二、采集k时刻的输出电流和电网电压，并将输出电流和电网电压输入步骤一中的电流预测模型中，得到k+1时刻的电流；

步骤三：计算k+1时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值；

三相四线制系统中不平衡电流补偿分量检测是实现MPOC动态补偿的关键部分，针对三相不平衡引起系统产生的负序、故障零序电流以及谐波分量，传统电能质量治理装置仅能够提供单一补偿或综合补偿，本文依据瞬时无功理论采用i_p-i_q-i₀目标电流检测方案分离出基波正序、负序、零序及谐波分量，并对各目标电流补偿分量进行数学建模分析。

为实现MPOC实时动态补偿，依据常规i_p-i_q-i₀电流检测方法，在此基础上采用平均值滤波器进行改进优化，避免二阶滤波器复杂计算过程，具有动态响应速度快等特点。

由于系统中三相零序电流分别相等，将三相四线制系统中总负载电流取1/3得到单相零序电流分量，通过变换到αβ坐标系下得到基波同步变换矩阵，经过平均值滤波器得到有功分量，最后经过反变换得到abc相正序有功分量，此方法无需变换到αβ0坐标系下，目标电流检测原理如图3所示。

当三相电流仅剩余基波正序分量时，功率平均值表示为：

三相电压u_a、u_b、u_c通过锁相环锁定电网电压基波正序频率和相位。αβ坐标下的电流i_α、i_β为：

i_α＝sinθ (16)

i_β＝-cosθ (17)

其中，θ为锁相环相位角。

按照瞬时无功理论，计算得到αβ坐标系下的p、q分量。经过反变换计算出αβ坐标系下的基波正序电压分量。

三相四线制系统中各相零序电流基本相等，但零序有功和无功分量不等。零序电流可表示为有功、无功分量：

i₀＝K_1a sinωt+K_2a cosωt (19)

其中，a相零序有功、无功分量系数分别表示为K_1a、K_2a。由于abc三相电流相位相差120°，式(19)与sin(wt-120°)之积得到有功系数K_1a，式(19)与cos(wt-120°)之积得到有功系数K_2a，从而分离得到b、c相有功、无功分量，三相零序分量分离原理图如图4所示。

三相四线制系统负载侧总电流可以表示为三相基波正序、负序、零序及谐波电流分量之和的矩阵形式：

其中，i_a1、i_a2、i_a0分别表示a相基波正序、负序、零序分量，i_na表示系统中a相谐波电流分量。

由于不平衡导致三相四线制系统存在故障零序分量，电容分裂式变换器直流侧产生串联电容电压不均衡问题。因此，为了提高MPOC不平衡治理效果，必须考虑变换器直流侧均压问题。图5中，在不平衡工况下，中性线存在电流注入直流侧串联电容，为减小电容电压的波动，可采用大容量电容来平衡中点电位偏移。本节通过计算直流侧串联电容电压差值，在MPOC方法的价值函数中加入中点电压控制权重系数，抑制串联电容电压的电位偏移。

在t_(k+1)时刻的电容电压如下：

在t_(k+1)时刻直流侧串联电容电压差值

由图5可知三相四线制系统的零序电流i₀

i₀＝i_c1-i_c2 (23)

式(23)代入式(22)可得：

由i_n＝-i_a-i_b-i_c，计算得到直流侧串联电容电压差：

其中，Δu(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值，C表示直流侧电容值，i_a表示a相电流，i_b表示b相电流，i_c表示c相电流，Δu(k)为k时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值。

针对常规模型预测执行算法存在一定延时，基于有限集模型预测控制理论，本文设计一种带延时补偿的模型预测优化控制，该方法通过两步电流预测进一步降低电流谐波，实时更新开关状态进行目标电流补偿。未加入延时补偿时变换器控制操作如图6所示，由于计算延时，t_k时刻预测控制开关信号S_k将在t(k+1)时刻继续使用，t(k+1)时刻的开关信号S_k+1继续应用在t(k+2)时刻，导致电容分裂式变换器输出电流偏离参考值i_ref。

延时补偿控制原理图如图7所示，根据t_k时刻的开关状态S_k，估算t(k+1)时刻电流，在此作为起点再次进行t(k+2)时刻所有开关状态预测，存储使价值函数取得最小值的开关状态S_k+2，待t(k+2)时刻应用。通过两步预测延时补偿，使每一时刻电压矢量u(t)能够实时更新，使得变换器输出电流最接近参考值i_ref。模型预测优化算法流程图如图8所示。

t(k+2)时的预测电流值由t(k+1)时的预测电流表示为：

其中，u_α(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的输出电压的α轴分量，u_β(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的输出电压的β轴分量，e_α(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的电网电压的α轴分量，e_β(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的电网电压的β轴分量。

此时，建立延时补偿的价值函数为：

g＝|i_αref-i_α(k+2)|+|i_βref-i_β(k+2)| (27)

基于延时补偿模型预测控制方法分析，考虑三相四线制系统中的故障零序分量影响需加入零序权重因子进行不平衡治理。同时，系统中的零序分量在一定程度导致直流侧串联电容电压均衡问题，因此，建立新的价值函数为：

g＝|i_αref-i_α(k+2)|+|i_βref-i_β(k+2)|+λ₀|i_0ref-i₀(k+2)|+λ|Δu(k+2)| (28)

其中，g为价值函数，i_αref为预测电流参考值的α轴分量，i_α(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在α轴的预测电流分量，i_βref为预测电流参考值的β轴分量，i_β(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在β轴的预测电流分量，i_0ref为预测电流参考值的零序分量，i₀(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器的零序电流，λ₀为故障零序分量控制权重因子，λ为直流侧电容电压均衡权重因子，Δu(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值；

为了进一步减少控制算法计算量，消除价值函数中的零序权重系数λ₀，通过反Clark变换将αβ坐标系上的价值函数转换至abc坐标系上，得到优化后的价值函数：

g＝|i_aref-i_a(k+2)|+|i_bref-i_b(k+2)|+|i_cref-i_c(k+2)|+λ|Δu(k+2)| (29)

其中，i_aref为预测电流参考值的a轴分量，i_bref为预测电流参考值的b轴分量，i_cref为预测电流参考值的c轴分量，i_a(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在a轴的预测电流分量，i_b(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在b轴的预测电流分量，i_c(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在c轴的预测电流分量。

步骤四：根据步骤二中的k+1时刻的电流和步骤三中的k+1时刻直流侧串联电容电压差值构建价值函数；

步骤五：根据k+1时刻的开关状态S_a、S_b、S_c计算价值函数的值，将最小的价值函数值对应的开关状态应用于下一时刻电流的预测。

实验仿真

根据直流侧串联电容电压均衡控制理论分析，通过仿真验证所提方法可行性。在仿真时刻分别为0.5s、1s、2s时，设置串联电容电压控制权重系数为0、0.1、0.4，观察其串联电容电压变化趋势。如图9所示，随着控制权重系数增大，直流侧串联电容电压趋于平衡。在未加入均压控制时，直流侧串联电容持续保持3V电压差。如图10所示，当均压控制权重系数增大至0.4以上时，串联电容电压差稳定在1V以内，进一步验证理论分析的正确性。

为验证MPOC方法可行性，在PSCAD/EMTDC环境下建立三相四线不平衡治理模型预测优化控制仿真模型，针对MPOC控制效果进行仿真验证。由图11(a)可见，采用常规模型预测控制进行不平衡治理时，三相电流i_a＝6.73A，i_b＝3.13A，i_c＝3.67A，三相电流不平衡为49.137％，且相位图显示abc三相电流相位不等。图11(b)所示为所提MPOC方法进行不平衡治理，治理后三相电流i_a＝3.79A，i_b＝3.73A，i_c＝3.80A，三相电流不平衡度降为1.15％，此时三相电流相位相等为120°，图11(c)所示为不平衡治理前后三相电流波形，由此可见，治理后三相电流基本达到平衡，三相不平衡度达到并网要求。

为了验证本发明所提三相四线不平衡治理MPOC方法的正确性和有效性，搭建一台电能质量治理装置，并进行了详细的对比实验研究。实验系统参数见表1，实验采样频率设置为10kHz，通过三相电子负载模拟abc三相不平衡工况。实验平台如图12所示。

表1系统参数

首先，为了验证本发明所提优化控制方法的有效性，图13和图14分别给出了三相不平衡工况下采用常规有限集模型预测控制方法、采用模型预测优化控制(MPOC)方法治理后的三相电流波形。

由图13所示，采用常规有限集模型预测控制方法进行三相不平衡治理，治理后三相电流变为i_a＝11A，i_b＝9A，i_c＝10A，系统零序电流分量降为8A；图14为所提MPOC方法不平衡治理实验效果图，治理后三相电流变为i_a＝10A，i_b＝9A，i_c＝10A，系统零序电流分量降为3A。与常规模型预测控制方法相比，本文所提MPOC方法，电流响应速度得到较好的改善，进一步降低了电流畸变且系统中零序电流大大降低。

综上所述，本发明所提MPOC方法在不仅可以通过控制系统零序电流抑制直流侧串联电容电压波动，且通过改进的延时补偿和零序控制方法，降低执行算法过程中的计算量，获得较好的电流控制精度，从而降低电流总谐波畸变率，提高电能质量，具有较好的不平衡治理效果。

为了提高三相四线电容分裂式变换器不平衡治理的运行可靠性，本发明设计了一种无零序权重因子模型预测优化控制方法，所提MPOC方法采用两步预测模型的原理进行带延时补偿的模型预测控制以减少计算量。同时，本发明还通过详细的理论分析，通过详细的仿真的实验证明了所提控制方法的有效性。通过理论分析和仿真实验得出以下结论：

(1)详细阐述了电容分裂式变换器电压矢量变化规律及运行机理，总结输出电压矢量于开关信号的对应关系；通过建立三相四线制系统αβ0坐标系下的电流预测模型，为MPOC方法建立基本数学模型。

(2)针对常规模型预测控制执行算法过程产的的延时，通过建立两步电流预测模型进行延时补偿，实时更新开关状态；同时，在价值函数中设计均压权重系数，在一定程度上抑制了不平衡造成直流侧串联电容电压不均衡问题。

(3)通过仿真和实验验证，本发明所提无零序权重因子模型预测优化控制方法相较于常规模型预测方法在一定程度上降低执行算法过程中的计算量，降低了系统零序电流及电流谐波畸变。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：定义三相四线电容分裂式变换器的开关状态S_a、S_b、S_c，根据开关状态S_a、S_b、S_c在αβ0坐标系下建立三相四线电容分裂式变换器的电流预测模型；

步骤二、采集k时刻的输出电流和电网电压，并将输出电流和电网电压输入步骤一中的电流预测模型中，得到k+1时刻的电流；

步骤三：计算k+1时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值；

步骤四：根据步骤二中的k+1时刻的电流再次预测得到k+2时刻的预测电流和步骤三中的k+1时刻直流侧串联电容电压差值构建价值函数；

步骤五：根据k+2时刻的开关状态S_a、S_b、S_c计算价值函数的值，将最小的价值函数值对应的开关状态应用于下一时刻电流的预测。

2.根据权利要求1所述的三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，其特征在于，所述开关状态S_a、S_b、S_c的取值分别为：

因此，开关组合状态分别为(0,0,0)、(0,0,1)、(0,1,0)、(0,1,1)、(1,0,0)、(1,0,1)、(1,1,0)、(1,1,1)。

3.根据权利要求1或2所述的三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，其特征在于，所述三相四线电容分裂式变换器的电流预测模型为：

其中，i_α(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器在α轴的预测电流分量，i_β(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器在β轴的预测电流分量，i_α(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电流的α轴分量，i_β(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电流的β轴分量，u_α(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电压的α轴分量，u_β(k)为k时刻的电容分裂式变换器的输出电压的β轴分量，e_α(k)为k时刻的电容分裂式变换器的电网电压的α轴分量，e_β(k)为k时刻的电容分裂式变换器的电网电压的β轴分量，T_s为采样周期，L表示滤波电感，R表示线路等效阻抗；i₀(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的零序电流，i₀(k)为k时刻的电容分裂式变换器的零序电流，u₀(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器输出的零序电压，e₀(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器输出的零序电网电压。

4.根据权利要求3所述的三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，其特征在于，所述k+1时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值为：

其中，Δu(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值，C表示直流侧电容值，i_a表示a相电流，i_b表示b相电流，i_c表示c相电流，Δu(k)为k时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值。

5.根据权利要求4所述的三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，其特征在于，所述价值函数为：

g＝|i_αref-i_α(k+2)|+|i_βref-i_β(k+2)|+λ₀|i_0ref-i₀(k+2)|+λ|Δu(k+2)|

其中，g为价值函数，i_αref为预测电流参考值的α轴分量，i_α(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在α轴的预测电流分量，i_βref为预测电流参考值的β轴分量，i_β(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在β轴的预测电流分量，i_0ref为预测电流参考值的零序分量，i₀(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器的零序电流，λ₀为故障零序分量控制权重因子，λ为直流侧电容电压均衡权重因子，Δu(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器中直流侧串联电容电压差值；

通过反Clark变换将αβ坐标系上的价值函数转换至abc坐标系上，得到优化后的价值函数：

g＝|i_aref-i_a(k+2)|+|i_bref-i_b(k+2)|+|i_cref-i_c(k+2)|+λ|Δu(k+2)|

其中，i_aref为预测电流参考值的a轴分量，i_bref为预测电流参考值的b轴分量，i_cref为预测电流参考值的c轴分量，i_a(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在a轴的预测电流分量，i_b(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在b轴的预测电流分量，i_c(k+2)为k+2时刻的电容分裂式变换器在c轴的预测电流分量。

6.根据权利要求5所述的三相四线不平衡治理模型预测优化控制方法，其特征在于，所述k+2时刻的电容分裂式变换器在α轴、β轴的预测电流分量为：

其中，u_α(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的输出电压的α轴分量，u_β(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的输出电压的β轴分量，e_α(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的电网电压的α轴分量，e_β(k+1)为k+1时刻的电容分裂式变换器的电网电压的β轴分量。

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