[發(fā)明專利]三相電壓型功率因數(shù)校正變換器魯棒模型預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810402926.1
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108599547B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭鑫;任海鵬;李潔
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王奇

本發(fā)明公開了一種三相電壓型功率因數(shù)校正變換器魯棒模型預(yù)測控制方法，步驟包括：步驟1、建立三相PWM變換器預(yù)測模型，通過控制開關(guān)狀態(tài)S_d,S_q實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電流、電壓狀態(tài)的控制；步驟2、確定模型預(yù)測控制器價值函數(shù)J；步驟3、最小化價值函數(shù)，并求取電壓矢量作用時間T₁和T₂；步驟4、參數(shù)不確定條件下，計算不同電壓矢量作用下的電流變化量，不同電壓矢量作用下U_rα,U_rβ的值通過表3查詢獲得，采用空間矢量調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)三相PWM變換器的輸入電流控制及單位功率因數(shù)要求。本發(fā)明的控制方法結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)參數(shù)不確定條件下三相電壓型功率因數(shù)校正變換器高性能控制，準(zhǔn)確性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電能變換技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三相電壓型功率因數(shù)校正變換器魯棒模型預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電力電子設(shè)備，多數(shù)通過整流器與電網(wǎng)相聯(lián)，經(jīng)典的整流器是由二極管或者晶閘管組成的非線性電路，會產(chǎn)生大量電流諧波和無功電流，對電網(wǎng)造成染污。目前，電力電子裝置已成為電網(wǎng)最主要的諧波源之一。減小諧波污染的主要途徑有兩種：一是對電網(wǎng)進(jìn)行諧波補(bǔ)償，包括對電力系統(tǒng)的無源和有源濾波；二是對電力電子裝置自身進(jìn)行改進(jìn)，包括對電力電子裝置進(jìn)行無源和有源功率因數(shù)校正。三相電壓型功率因數(shù)校正變換器(以下簡稱為三相PWM變換器)是一種典型的有源功率因數(shù)校正裝置，其具有兩個功能：一是將三相交流電變換成直流電，并使得輸出電壓恒定，即實(shí)現(xiàn)整流；二是保持從電網(wǎng)獲取電能的功率因數(shù)接近于1，即實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。

模型預(yù)測控制方法，作為近年來發(fā)展快速的一種非線性控制算法，已經(jīng)被成功應(yīng)用于電機(jī)控制、多電平整流器及矩陣變換器等電力電子設(shè)備中，獲得了良好的效果。對于三相PWM變換器，通常采用的模型預(yù)測控制的方法，基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的預(yù)測模型，并根據(jù)控制目標(biāo)，定義一個由期望值與預(yù)測模型輸出量間誤差所構(gòu)成的價值函數(shù)，通過最小化價值函數(shù)，在每一個采樣周期預(yù)測得到最有效的電壓矢量并將其作為下一個采樣周期的作用矢量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。然而，由于三相PWM整流器實(shí)際電路參數(shù)，例如輸入濾波電感值L及輸入濾波電感及電路等效電阻R(簡稱等效電阻)無法精確獲得，且可能隨著環(huán)境溫度、系統(tǒng)運(yùn)行狀況等變化而變化，且輸入三相電壓波動等，使得預(yù)測模型輸出量計算不準(zhǔn)確，導(dǎo)致價值函數(shù)計算不精確，影響傳統(tǒng)模型預(yù)測控制方法難以達(dá)到理想的控制效果，亟需更合適的控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種三相電壓型功率因數(shù)校正變換器魯棒模型預(yù)測控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)條件下變換器電感及電路等效電阻等參數(shù)不確定時，傳統(tǒng)模型預(yù)測控制方法效果變差的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案，一種三相電壓型功率因數(shù)校正變換器魯棒模型預(yù)測控制方法，按照以下步驟實(shí)施：

步驟1、建立三相PWM變換器預(yù)測模型，

假設(shè)a,b,c三相交流電壓分別為U_a,U_b,U_c；a,b,c三相濾波電感電流分別為I_a,I_b,I_c；三相濾波電感分別為L_a＝L_b＝L_c＝L，等效電阻為R，輸出濾波電容為C，輸出電容電壓為U_dc，負(fù)載電流為I_L＝U_dc/R_L，得到基于三相靜止abc坐標(biāo)系的三相PWM變換器的動態(tài)模型，表達(dá)式如下：

其中，S_a,S_b,S_c表示三相橋臂的開關(guān)函數(shù)，定義如下：

將式(1)三相靜止abc坐標(biāo)系模型轉(zhuǎn)換到同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下，表達(dá)式為：