[發明專利]PWM整流器無差拍電流預測控制方法

在審

• 申請號: 201911098687.6
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110855166A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 康龍云;周海蘭;張健彬;趙子先;林鴻業;于瑋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔣劍明

1.一種PWM整流器無差拍電流預測控制方法，該PWM整流器電路包括4個MOS管、濾波電感L、穩壓電容C以及電阻R_L，其中4個MOS管分成兩組，每組中兩個MOS管串聯后進行并聯構成第一橋臂與第二橋臂，輸入側的濾波電感L的一端與第一橋臂的中點相連，另一端與輸入電壓相連，輸入電壓另一端與第二橋臂的中點相連，PWM整流器電路的輸出側由一個穩壓電容C以及電阻R_L并聯構成，其特征在于，所述的控制方法包括下列步驟：

T1、列寫PWM整流器的離散化數學方程作為電路k+1時刻的預測模型，再往前預測一拍，得到電路k+2時刻預測模型；

T2、設計目標函數，對目標函數求導并令其導數等于0，求解得到非零矢量的最佳開關作用時間；

T3、計算各個開關狀態下的目標函數值，選取使目標函數值最小的開關狀態作為下一時刻的開關狀態。

2.根據權利要求書1所述的PWM整流器無差拍電流預測控制方法，其特征在于，所述的步驟T1中，計算電路k+2時刻預測模型的過程如下：

首先列寫電路微分方程如下：

其中，u_s為輸入電壓，L為濾波電感，t為時間，i_s為輸入電流，S_ab代表開關狀態，其可取值為-1、0、1，v_dc為輸出電壓；

將式(A)離散化后得到

其中，i_s(k)為當前時刻的輸入電流采樣值，i_s(k+1)為k+1時刻的輸入電流預測值，T_s為采樣周期，u_s(k)為當前時刻的輸入電壓采樣值，S_ab(k)是k時刻的開關狀態；

再考慮零矢量的作用時間得到

其中，t_on(k)為k時刻非零矢量的作用時間；

根據式(C)得到

其中，i_s(k+2)為k+2時刻的輸入電流采樣值，u_s(k+1)為k+1時刻的輸入電壓預測值，S_ab(k+1)是k+1時刻的開關狀態，t_on(k+1)為k時刻非零矢量的作用時間；

根據式(C)和式(D)得到

其中，Δi_s(k)為第k時刻的電流改變量，Δi_s(k+1)為第k+1時刻的電流改變量，放松對Δi_s(k+1)的約束，令其等于第k時刻和第k+1時刻電流差值的均值，得到

假設相鄰兩個采樣時刻的輸入電壓差值相等，即

u_s(k+1)-u_s(k)＝u_s(k)-u_s(k-1)，于是得到

u_s(k+1)＝2u_s(k)-u_s(k-1) (G)

其中，u_s(k-1)是k-1時刻的輸入電壓采樣值；

將式(F)、(G)代入式(E)中得到

3.根據權利要求書2所述的PWM整流器無差拍電流預測控制方法，其特征在于，所述的步驟T2中，求解非零矢量的最佳開關作用時間的過程如下：

定義目標函數為

其中，為電流參考值，i_s(k+2)為k+2時刻的輸入電流采樣值；

將目標函數對時間求導并令其導數為0，得到

當t_on(k+1)＞T_s時，令t_on(k+1)＝T_s；

當t_on(k+1)＜0時，令t_on(k+1)＝0。