專利名稱：電壓型pwm整流器定頻式模型預測控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領域，特別涉及一種電壓型PWM整流器定頻式模型預測控制方法。
背景技術：
模型預測控制是一種根據控制對象模型來預測其未來響應的控制算法。算法中包含一個根據控制目標進行定義的價值函數。通過最小化此價值函數，算法在每個采樣周期預測得到最有效的電壓矢量，并作為下個采樣周期的作用矢量。由于在每個采樣周期需要進行大量的計算，模型預測控制一般應用于對系統響應速度要求不高的場合。隨著微處理器計算速度的大幅提升，模型預測控制策略在電力電子的應用中體現出巨大的潛力。
采用傳統不定頻模型預測控制算法的PWM整流器，其控制系統需要較高的采樣頻率和變化的開關頻率。較高的采樣頻率要求控制器具有快速的計算速度，因此將增加控制器負擔，提高系統成本；變化的開關頻率不易于電磁干擾濾波器的設計，不利于功率器件的安全運行，所以在很多商業(yè)應用中一般均采用固定開關頻率控制算法。因此，有必要設計一種三相PWM整流器的定頻式模型預測控制方法，在控制系統運行時，系統無需較高的采樣頻率，電流紋波和電流失真較少，保證系統的控制品質。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決現有模型預測控制方法中存在的問題，提供了一種電壓型PWM整流器定頻式模型預測控制方法，該方法易于抗電磁干擾設計，可以有效降低控制系統的采樣頻率，減少電流紋波和電流失真，提高了 PWM整流器的控制效果。本發(fā)明的技術方案為一種電壓型PWM整流器定頻式模型預測控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電壓型PWM整流器系統三相電網電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測到的三相電網電壓和三相輸入電流經過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標系下的電網電壓信號經過軟件鎖相環(huán)，得到電網電壓位置角和電網電壓旋轉角速度，以電壓位置角度為變換角對兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流值進行Park變換，得到兩相旋轉坐標系下的電網電壓和輸入電流；(3)、將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實際值做差，經過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為O ;(4)、將α β平面分為六個扇區(qū)，根據電壓位置角度，確定電網電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據開關表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標系下的兩個電壓矢量和零矢量對應的電壓值，將此電壓值經過Park變換，得到兩相旋轉坐標系下對應的輸入電壓值；(5)、將步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的電網電壓和輸入電流值、步驟(4)得到的兩相旋轉坐標系下的輸入電壓作為電流預測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(6)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的輸入電流值、步驟(3)得到的d、q軸電流參考值、步驟(5)得到的d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時間計算模塊的輸入，得到各矢量的作用時間；(7)、將步驟(6)中的到的各矢量作用時間輸入到調制器，將調制器輸出的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。作為進一步的實施方式，步驟￠)中所述矢量持續(xù)時間計算模塊的表達式為
權利要求
1.一種電壓型PWM整流器定頻式模型預測控制方法，其特征在于包括以下步驟(1)、檢測三相電壓型PWM整流器系統三相電網電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測到的三相電網電壓和三相輸入電流經過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標系下的電網電壓信號經過軟件鎖相環(huán)，得到電網電壓位置角和電網電壓角速度，以電壓位置角度為變換角對兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流值進行Park變換，得到兩相旋轉坐標系下的電網電壓和輸入電流；(3)、將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實際值做差，經過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為O; (4)、將α β平面分為六個扇區(qū)，根據電壓位置角度，確定電網電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據開關表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標系下的兩個電壓矢量和零矢量對應的電壓值，將此電壓值經過Park變換，得到兩相旋轉坐標系下對應的輸入電壓值；(5)、將步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的電網電壓和輸入電流值、步驟(4)得到的兩相旋轉坐標系下的輸入電壓作為電流預測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(6)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉坐標系下的輸入電流值、步驟(3)得到的d、q軸電流參考值、步驟(5)得到的d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時間計算模塊的輸入，得到各矢量的作用時間；(7)、將步驟(6)中的到的各矢量作用時間輸入到調制器，將調制器輸出的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。
2.根據權利要求I所述的電壓型PWM整流器定頻式模型預測控制方法，其特征在于所述步驟出)中矢量持續(xù)時間計算模塊的表達式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三相PWM整流器的定頻式模塊預測控制方法。本發(fā)明的技術方案要點為三相PWM整流器的定頻式模塊預測控制方法，選擇與電網電壓位置角相鄰的兩個電壓矢量和零矢量作為作用矢量，將得到的兩相旋轉坐標系下的電網電壓和輸入電流值、已選擇的兩個電壓矢量和零矢量在兩相旋轉坐標系下對應的電壓值作為電流預測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率，并采用兩相旋轉坐標系下的輸入電流值、d、q軸電流參考值、d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時間計算模塊的輸入，得到各矢量的作用時間，將其輸入到調制器，并將開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。本發(fā)明可有效減少系統電流紋波和電流失真，增強了模型預測控制系統的運行性能。
文檔編號H02M7/219GK102931857SQ20121041586
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權日2012年10月26日
發(fā)明者王萌, 施艷艷 申請人:河南師范大學