[發(fā)明專利]PWM整流器無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911098687.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN110855166A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康龍?jiān)?/a>;周海蘭;張健彬;趙子先;林鴻業(yè);于瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/219
• 分類號(hào): H02M7/219
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔣劍明

本發(fā)明公開了一種PWM整流器無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制方法，包括以下步驟：首先將電路的離散化數(shù)學(xué)模型作為電路k+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)模型，再往前預(yù)測(cè)一拍得到電路k+2時(shí)刻的預(yù)測(cè)模型；然后在一個(gè)采樣周期內(nèi)加入零矢量得到k+2時(shí)刻的考慮零矢量的預(yù)測(cè)模型；然后再對(duì)目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)并令其導(dǎo)數(shù)為0，求解出非零矢量的最佳開關(guān)作用時(shí)間；最后計(jì)算各個(gè)開關(guān)狀態(tài)下的目標(biāo)函數(shù)值，選取使得目標(biāo)函數(shù)值最小的開關(guān)狀態(tài)作為下一時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)。相比傳統(tǒng)的模型預(yù)測(cè)控制方法，本方法具有頻率恒定、網(wǎng)側(cè)電流諧波含量低的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及PWM整流器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種PWM整流器無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，新能源技術(shù)的研究受到越來(lái)越多的關(guān)注。在中小功率場(chǎng)合，PWM整流器被廣泛的應(yīng)用。模型預(yù)測(cè)控制具有控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在開關(guān)頻率不恒定、計(jì)算量大、網(wǎng)側(cè)電流諧波含量高等問(wèn)題。

目前，PWM整流器有定頻預(yù)測(cè)功率控制，但是該方法計(jì)算量大、控制復(fù)雜，且無(wú)考慮采樣時(shí)間延遲等因素影響，導(dǎo)致諧波抑制不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中PWM整流器預(yù)測(cè)控制的不足，提出一種PWM整流器無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制方法，該方法具有定頻控制、網(wǎng)側(cè)電流諧波小的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種PWM整流器無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制方法，該P(yáng)WM整流器電路包括4個(gè)MOS管、濾波電感L、穩(wěn)壓電容C以及電阻R_L，其中4個(gè)MOS管分成兩組，每組中兩個(gè)MOS管串聯(lián)后進(jìn)行并聯(lián)構(gòu)成第一橋臂與第二橋臂，輸入側(cè)的濾波電感L的一端與第一橋臂的中點(diǎn)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(diǎn)相連，PWM整流器電路的輸出側(cè)由一個(gè)穩(wěn)壓電容C以及電阻R_L并聯(lián)構(gòu)成，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(shù)學(xué)方程作為電路k+1時(shí)刻的預(yù)測(cè)模型，再往前預(yù)測(cè)一拍，得到電路k+2時(shí)刻預(yù)測(cè)模型；

T2、設(shè)計(jì)目標(biāo)函數(shù)，對(duì)目標(biāo)函數(shù)求導(dǎo)并令其導(dǎo)數(shù)等于0，求解得到非零矢量的最佳開關(guān)作用時(shí)間；

T3、計(jì)算各個(gè)開關(guān)狀態(tài)下的目標(biāo)函數(shù)值，選取使目標(biāo)函數(shù)值最小的開關(guān)狀態(tài)作為下一時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述的步驟T1中，計(jì)算電路k+2時(shí)刻預(yù)測(cè)模型的過(guò)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(shí)間，i_s為輸入電流，S_ab代表開關(guān)狀態(tài)，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(dāng)前時(shí)刻的輸入電流采樣值，i_s(k+1)為k+1時(shí)刻的輸入電流預(yù)測(cè)值，T_s為采樣周期，u_s(k)為當(dāng)前時(shí)刻的輸入電壓采樣值，S_ab(k)是k時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)；

再考慮零矢量的作用時(shí)間得到

其中，t_on(k)為k時(shí)刻非零矢量的作用時(shí)間；

根據(jù)式(C)得到