[發(fā)明專利]一種基于模型預(yù)測控制的換相失敗控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010322955.4
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111463820B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周昊;焦在濱;張鵬輝;饒宇飛;李程昊
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種基于模型預(yù)測控制的換相失敗控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、逆變側(cè)換流母線電壓波形畸變后，依據(jù)最小二乘的方法擬合各次諧波參數(shù)，利用Levenberg-Marquardt算法對其求解；

利用最小二乘的方法擬合各次諧波的參數(shù)模型如下：

0≤U_ic≤U_icmax

0≤U_is≤U_ismax

0≤U₀≤U_0max

其中，t為當(dāng)前時刻，i為諧波頻次，n為諧波頻次上限，ω為基波角速度，U₀為電壓中的直流分量，U_ic，U_is為基波及各次諧波余弦、正弦分量幅值，U_0max，U_icmax，U_ismax為設(shè)置的各諧波分量幅值的上限值；

步驟2、依據(jù)換相時間-電壓面積理論，由步驟1得到的各次諧波參數(shù)，建立電壓波形與觸發(fā)角及關(guān)斷角的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型，用于建立觸發(fā)角調(diào)節(jié)量的滾動優(yōu)化模型，通過優(yōu)化的方法求解得出當(dāng)前時刻的觸發(fā)角；

根據(jù)換相時間-電壓面積理論，電壓波形與觸發(fā)角α及關(guān)斷角γ的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型具體為：

f(α)＝g(γ)

其中：L_c為折算到閥側(cè)的換相電抗；I_d為要傳輸?shù)闹绷麟娏?；δ為電壓畸變造成的線電壓過零點(diǎn)的偏移角度，U_i，為各次諧波的幅值和相角，由步驟1中的擬合的諧波參數(shù)計算可得：

觸發(fā)角調(diào)節(jié)量的滾動優(yōu)化模型為：

obj.min[f(α^t-1+Δα^t)-g(γ_obj)]²

s.t.π/2-α^t-1＜Δα^t＜π-γ_min-α^t-1-δ^t-1

其中，其中，α^t-1為t-1時刻的觸發(fā)信號，Δαt為當(dāng)前時刻的觸發(fā)信號改變量，γ_min為最小關(guān)斷角，γ_obj為關(guān)斷角目標(biāo)值，δ^t-1為t-1時刻的線電壓過零點(diǎn)的偏移角度；

然后采用全局搜索算法，利用多個起始點(diǎn)找到各自所在盆地的極值點(diǎn)，最終找到最優(yōu)點(diǎn)Δα^t，則t時刻的觸發(fā)角優(yōu)化結(jié)果α^t＝α^t-1+Δα^t；

步驟3、測量上一次換相過程關(guān)斷角的實際值，利用其與關(guān)斷角目標(biāo)值的差值對步驟2所得的觸發(fā)角信號進(jìn)行加權(quán)修正，判斷當(dāng)前時刻是否到達(dá)到控制時序的終點(diǎn)，是則將修正后的觸發(fā)信號作為下次換相最終的觸發(fā)角輸入到直流控制系統(tǒng)，否則到下個采樣時刻返回步驟1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模型預(yù)測控制的換相失敗控制方法，其特征在于，在步驟3中，設(shè)即將到來的換相過程為第K+1次換相，步驟2中求解得到的觸發(fā)信號α^t需要通過上次即第K次換相的關(guān)斷角實測值和目標(biāo)值的差值Δγ^K進(jìn)行反饋校正，首先建立步驟2中的電壓波形與觸發(fā)角α及關(guān)斷角γ的關(guān)聯(lián)關(guān)系的線性化模型，通過Δγ^K來求解第K次換相的觸發(fā)角調(diào)節(jié)偏差量Δα_cor：

由于對誤差進(jìn)行解析描述困難，故誤差預(yù)測采用啟發(fā)式的方法，利用加權(quán)的方式對步驟2的觸發(fā)信號進(jìn)行修正：

α_cor^t＝α^t+hΔα_cor

其中，h為修正系數(shù)，α_cor^t為疊加了修正量的觸發(fā)信號；

為了避免實施觸發(fā)信號的時間滯后，導(dǎo)致錯過最佳的觸發(fā)時刻，規(guī)定控制時序的終點(diǎn)，控制時序的終點(diǎn)的判斷邏輯：

其中，t為當(dāng)前采樣時刻，t_na為自然換相時刻，k為設(shè)置的門檻值，表示當(dāng)前時刻與觸發(fā)時刻的接近程度；若不等式成立，應(yīng)按照當(dāng)前的觸發(fā)信號α_cor^t立即觸發(fā)，否則返回步驟1。