[發明專利]基于擾動估計的模型預測控制的高鐵低頻振蕩抑制方法

有效

• 申請號: 201710493210.2
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107294372B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 劉志剛;王亞綺;耿照照;胡鑫烜;劉靜
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44;H02M7/219
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 王沙沙

1.一種基于擾動估計的模型預測控制的高鐵低頻振蕩抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、構建d-q旋轉坐標系下計及參數誤差量的動車組網側整流器動態特性方程；

B、定義擾動量，根據步驟A得到的動態特性方程得到d-q旋轉坐標系下計及擾動量的動車組網側整流器電流預測模型，得到電流預測值；

C、將電流、擾動量作為狀態變量，得到擾動估計器的狀態空間模型，構建擾動估計器，得到擾動量估計值；

D、將擾動量估計值代入步驟B中的電流預測模型得到電流預測值，將得到電流預測值代入代價函數獲得下一采樣周期控制電壓；

E、將步驟D得到的下一采樣周期控制電壓經過坐標變換得到α-β坐標系分量，通過正弦脈寬調制輸出控制脈沖，完成高鐵低頻振蕩抑制；

步驟D中的代價函數為：

式中：g_r為代價函數，為整流器交流側電流q軸分量設置值；為整流器交流側電流d軸分量設置值，i_Nd(k+1)、i_Nq(k+1)分別為交流側輸入電流i_N下一采樣周期離散化dq直流分量；

式中：為直流側電壓參考值，U_d為直流側電壓測量值，K_p為PI控制器比例系數，T_i為PI控制器積分系數；

將擾動量估計值代入電流預測模型，得到

式中：i_Nd(k)、i_Nq(k)分別為交流側輸入電流i_N當前時刻離散化dq直流分量，定義電阻額定參數R_NO，u_Nd(k)、u_Nq(k)分別為交流側輸入電壓u_N當前時刻離散化dq直流分量，u_abd(k-1)、u_abq(k-1)為整流器輸入電壓u_ab在前一采樣周期的輸入值，分別為f_d(k)、f_q(k)的估計值，f_d(k)、f_q(k)分別為當前采樣時刻擾動量dq直流分量，i_Nd0(k+1)、i_Nq0(k+1)為忽略控制電壓變化量Δu_abd(k)和Δu_abq(k)的k-1時刻電流預測值dq分量，L_NO為電感額定參數；T_s為采樣周期，ω為旋轉角速度；

將得到的電流預測值代入代價函數獲得下一采樣周期控制電壓；

所述下一采樣周期控制電壓計算方法如下：

對代價函數求關于電壓變化量的偏導，得到能使代價函數取得極小值的電壓變化量Δu_abd(k)和Δu_abq(k)：

式中：i_Nd0(k+1)、i_Nq0(k+1)為忽略控制電壓變化量Δu_abd(k)和Δu_abq(k)的k-1時刻電流預測值dq分量；L_NO為電感額定參數；T_s為采樣周期；

下一采樣周期控制電壓為：

式中：u_abd(k+1)、u_abq(k+1)為整流器輸入電壓u_ab在下一采樣周期的輸入值；u_abd(k)、u_abq(k)為整流器輸入電壓u_ab當前采樣時刻離散化dq直流分量；Δu_abd(k)、Δu_abq(k)為控制電壓k-1時刻到k時刻的電壓變化量。