專利名稱：主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主動(dòng)前端整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領(lǐng)域， 特別涉及一種主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法。
背景技術(shù)：
模型預(yù)測(cè)控制是一種根據(jù)控制對(duì)象模型來(lái)預(yù)測(cè)其未來(lái)響應(yīng)的控制算法。算法中包含一個(gè)根據(jù)控制目標(biāo)進(jìn)行定義的價(jià)值函數(shù)。通過(guò)最小化此價(jià)值函數(shù)，算法在每個(gè)采樣周期預(yù)測(cè)得到最有效的電壓矢量，并作為下個(gè)采樣周期的作用矢量。模型預(yù)測(cè)控制需要根據(jù)數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)對(duì)象下一時(shí)刻的運(yùn)行狀態(tài)，其對(duì)模型的準(zhǔn)確性要求較高。電路參數(shù)的變化將導(dǎo)致控制系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)稱值與系統(tǒng)實(shí)際參數(shù)值不匹配，進(jìn)而影響模型預(yù)測(cè)控制的穩(wěn)定性和魯棒性，降低系統(tǒng)的控制品質(zhì)。
有學(xué)者將模型參數(shù)不匹配對(duì)系統(tǒng)造成的影響作為擾動(dòng)量，采用觀測(cè)器通過(guò)前饋補(bǔ)償來(lái)消除系統(tǒng)擾動(dòng)，增強(qiáng)控制系統(tǒng)魯棒性。該算法雖然可以消除模型誤差對(duì)控制系統(tǒng)的影響，但算法均較為復(fù)雜，因此將增加控制器負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)成本。程序的運(yùn)算時(shí)間大大增加， 進(jìn)而影響控制效果。
因此，有必要設(shè)計(jì)一種主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可消除控制對(duì)象模型參數(shù)與控制系統(tǒng)參數(shù)不匹配對(duì)系統(tǒng)的影響，有效增強(qiáng)模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的魯棒性，且算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有模型預(yù)測(cè)控制方法中存在的問(wèn)題，提供了一種主動(dòng)前端整流器定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，該方法算法簡(jiǎn)單、計(jì)算量小、易于實(shí)現(xiàn)，可有效消除模型參數(shù)不匹配對(duì)系統(tǒng)造成的影響，提高模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的魯棒性。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種主動(dòng)前端整流器定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測(cè)主動(dòng)前端整流器系統(tǒng)三相電網(wǎng)電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測(cè)到的三相電網(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)過(guò)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)軟件鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓位置角和電網(wǎng)電壓角速度，以電壓位置角度為變換角對(duì)兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值進(jìn)行Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)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(shí)際值做差，經(jīng)過(guò)PI控制器得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流參考值，設(shè)q軸電流參考值為O; (4)、將α β平面分為六個(gè)扇區(qū)，根據(jù)電壓位置角度，確定電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個(gè)電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據(jù)開關(guān)表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標(biāo)系下的兩個(gè)電壓矢量和零矢量對(duì)應(yīng)的電壓值，將此電壓值經(jīng)過(guò)Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的輸入電壓值；(5)、將步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、步驟(4)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電壓作為電流預(yù)測(cè)模型的輸入，得到d、q 軸電流的變化率；(6)、分別將上一時(shí)刻各作用矢量作用下的d軸電流的變化率與其相對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間相乘，將相乘的結(jié)果分別求和，將計(jì)算結(jié)果加上上一時(shí)刻的d軸輸入電流，得到上一時(shí)刻的d軸預(yù)測(cè)電流。同理，分別將上一時(shí)刻各作用矢量作用下的q軸電流的變化率與其相對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間相乘，將相乘的結(jié)果分別求和，將計(jì)算結(jié)果加上上一時(shí)刻的q軸輸入電流，得到上一時(shí)刻的q軸預(yù)測(cè)電流。(7)、將當(dāng)前時(shí)刻的d、q軸輸入電流分別與步驟(6) 得到的d、q軸預(yù)測(cè)電流作差，得到d、q軸電流預(yù)測(cè)誤差。(8)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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軸電流的變化率以及步驟(7)得到的d、q軸電流預(yù)測(cè)誤差作為矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的輸入，得到各矢量的作用時(shí)間；(9)、將步驟⑶中的到的各矢量作用時(shí)間輸入到調(diào)制器，將調(diào)制器輸出的開關(guān)位置信號(hào)作為控制功率器件的開關(guān)信號(hào)。
作為進(jìn)一步的實(shí)施方式，步驟(8)中所述矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測(cè)主動(dòng)前端整流器系統(tǒng)三相電網(wǎng)電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測(cè)到的三相電網(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)過(guò)3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)軟件鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓位置角和電網(wǎng)電壓角速度，以電壓位置角度為變換角對(duì)兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值進(jìn)行Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)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(shí)際值做差，經(jīng)過(guò)PI控制器得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流參考值，設(shè)q軸電流參考值為O; (4)、將α β平面分為六個(gè)扇區(qū)，根據(jù)電壓位置角度，確定電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個(gè)電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據(jù)開關(guān)表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標(biāo)系下的兩個(gè)電壓矢量和零矢量對(duì)應(yīng)的電壓值，將此電壓值經(jīng)過(guò)Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的輸入電壓值；(5)、將步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、步驟(4)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電壓作為電流預(yù)測(cè)模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(6)、分別將上一時(shí)刻各作用矢量作用下的d軸電流的變化率與其相對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間相乘，將相乘的結(jié)果分別求和，將計(jì)算結(jié)果加上上一時(shí)刻的d軸輸入電流，得到上一時(shí)刻的d軸預(yù)測(cè)電流，同理，分別將上一時(shí)刻各作用矢量作用下的q軸電流的變化率與其相對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間相乘，將相乘的結(jié)果分別求和，將計(jì)算結(jié)果加上上一時(shí)刻的q軸輸入電流，得到上一時(shí)刻的q軸預(yù)測(cè)電流；(7)、將當(dāng)前時(shí)刻的d、q軸輸入電流分別與步驟(6)得到的d、q軸預(yù)測(cè)電流作差，得到d、q軸電流預(yù)測(cè)誤差；(8)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電流值、步驟⑶得到的d、q軸電流參考值、步驟(5)得到的d、q軸電流的變化率以及步驟(7)得到的d、q軸電流預(yù)測(cè)誤差作為矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的輸入，得到各矢量的作用時(shí)間；(9)、將步驟(8)中的到的各矢量作用時(shí)間輸入到調(diào)制器，將調(diào)制器輸出的開關(guān)位置信號(hào)作為控制功率器件的開關(guān)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在 于所述步驟(8)中矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為一種主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，該方法在控制對(duì)象模型參數(shù)與實(shí)際參數(shù)不匹配時(shí)，通過(guò)計(jì)算實(shí)際電流與預(yù)測(cè)電流的差值并實(shí)時(shí)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而提高模型預(yù)測(cè)精度，獲得各矢量的準(zhǔn)確作用時(shí)間。將矢量作用時(shí)間經(jīng)過(guò)調(diào)制器得到控制功率器件的開關(guān)信號(hào)。本發(fā)明的主動(dòng)前端整流器魯棒定頻式模型預(yù)測(cè)控制方法，可消除模型參數(shù)不匹配對(duì)控制系統(tǒng)造成的影響，增強(qiáng)了模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的魯棒性，在預(yù)測(cè)模型存在較大誤差情況下實(shí)現(xiàn)了主動(dòng)前端整流器的穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02M7/12GK102931856SQ20121045953
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者王萌, 高金輝, 施艷艷 申請(qǐng)人:河南師范大學(xué)