[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

本發明公開了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，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；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；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，將得到的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；本發明提高了控制系統的抗干擾能力和魯棒性能，電壓變化量在周期內浮動最小，對參數變化不敏感。

技術領域

本發明涉及動車組網側整流器控制方法，具體涉及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。

背景技術

隨著高速鐵路的迅速發展，新型“交-直-交”電力機車因其功率因數高、功率大、牽引力大等優勢在電氣化鐵路系統中取得了廣泛應用；傳統的“交-直-交”機車的控制方法主要分為兩類，間接電流控制和直流電流控制；間接電流控制以“相幅控制”為代表，直接電流控制包括滯環電流控制、預測電流控制和瞬態電流控制等；瞬態直接電流控制是目前電力機車和高速動車組中采用較多的控制策略；傳統的線性控制方法的控制效果已經很難得到提升，因此將非線性控制方法，如預測控制、無源控制等引入變流器的控制是有必要的；其中預測控制是在復雜的生產實際過程伴隨提出的控制算法，因其良好的魯棒性和良好的復雜系統控制性能而被廣泛應用；目前常用的模型預測控制有預測電流控制、預測直接功率控制等，只是考慮通過預測模型得到預測電流來追蹤設置值來提高控制效果，但并未考慮模型參數實際被控制對象的參數并不能完全匹配的問題。

發明內容

本發明提供一種可提高模型預測控制的魯棒性的基于擾動估計的模型預測控制的高鐵低頻振蕩抑制方法。

本發明采用的技術方案是：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，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。

進一步的，所述步驟A中所述計及參數誤差量的動車組網側整流器動態特性方程如下：

定義電阻額定參數R_NO、電感額定參數L_NO、電阻實際參數與額定參數誤差量ΔR_N和電感實際參數與額定參數誤差量ΔR_N，得：

式中：R_N電阻實際參數，L_N為電感實際參數；

根據交流側基爾霍爾電壓定律方程，得到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：