[發明專利]一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法

在審

• 申請號: 202010416174.1
• 申請日: 2020-05-17
• 公開（公告）號: CN111682786A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 吳宗異;鄒海榮
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 孫永申

1.一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：針對級聯型PWM整流器建立在同步旋轉軸d-q坐標系下對應的數學模型；

步驟2：針對在同步旋轉軸d-q坐標系下對應的數學模型采用改進的無差拍電流內環和PI電壓外環構成的雙閉環控制，得到級聯型PWM整流器改進無差拍控制系統模型；

步驟3；基于級聯型PWM整流器改進無差拍控制系統模型得到對應的電流預測模型和性能函數；

步驟4：考慮整流器運行中的延時，基于電流預測模型對未來2個采樣時刻的電流值進行求解；

步驟5：基于求解得到的未來2個采樣時刻的電流值再利用性能函數進行最優化求解，得到級聯型PWM整流器輸出電壓的最優增量；

步驟6：將步驟5中得到的最優增量結果運用至級聯型PWM整流器中以提升控制效果。

2.根據權利要求1所述的一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，所述的步驟1中級聯型PWM整流器的電路方程，其描述公式為：

u_an＝u_a1b1+u_a2b2+…+u_anbn

式中，u_an為級聯型PWM整流器的輸入側電壓，u₁,…,u_k,…,u_n為級聯型PWM整流器中各單相PWM整流器的輸入側電壓，U_C1,…,U_Ck,…,U_Cn為級聯型PWM整流器中各單相PWM整流器的輸出側電壓，u_s和i_s分別為單相網側電壓和網側電流，R_s和L_s分別為網側等效電阻和電感。

3.根據權利要求1所述的一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，所述的步驟1中級聯型PWM整流器的開關函數，其描述公式為：

式中，S_k為開關函數，S_k1、S_k2、S_k3、S_k4為級聯型PWM整流器對應整流器中的各個開關管的開斷狀態，k＝1,2,3,…,n。

4.根據權利要求1所述的一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，所述的步驟3中的電流預測模型，其描述公式為：

式中，i_sd(n+1)和i_sq(n+1)分別為n+1時刻d、q軸網側電流值，T_s為采樣周期，i_sd(n)和i_sq(n)分別為n時刻d、q軸網側電流值，u_sd(n)和u_sq(n)分別為n時刻d、q軸網側電壓值，u_abd(n)和u_abq(n)分別為n時刻d、q軸交流輸出電壓，Δu_abd(n)和Δu_abq(n)分別為n時刻d、q軸交流輸出電壓的增量。

5.根據權利要求1所述的一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，所述的步驟3中的性能函數，其描述公式為：

式中，J(k)_s為性能函數，n₁、n₂、λ₁、λ₂分別表示d軸電流誤差、q軸電流誤差、d軸控制電壓變化量、q軸控制電壓變化量在性能函數中所占的權重，和分別為n+1時刻d、q軸網側電流參考或給定值，和分別為n+1時刻d、q軸網側電流預測值。

6.根據權利要求1所述的一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，所述的步驟5中的級聯型PWM整流器輸出電壓的最優增量，其描述公式為：

式中，u_sd(n+1)和u_sq(n+1)分別為n+1時刻d、q軸網側電壓值。

7.根據權利要求1所述的一種改進的級聯型PWM整流器的控制方法，其特征在于，所述的步驟5中的性能函數，其描述公式為：

式中，和分別為n時刻d、q軸網側電流參考或給定值，和分別為n+2時刻d、q軸網側電流預測值。