[發(fā)明專利]一種兩段式有限集模型預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010581607.9
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111682791B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇;王貴峰;朱拓基;王遠;買迪尼古力·阿不都賽米
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

本發(fā)明提出一種兩段式有限集模型預(yù)測控制方法，首先將預(yù)測周期的第一個矢量選擇為上周期作用的第二個開關(guān)矢量，在每個采樣周期的起始時刻不發(fā)生開關(guān)切換降低開關(guān)損耗，即每個采樣周期作用兩個開關(guān)矢量但僅有一次開關(guān)切換；其次根據(jù)開關(guān)矢量作用時間與作用誤差成反比原則，分別計算第一開關(guān)矢量與所有有效開關(guān)矢量不同組合時對應(yīng)的作用時間；最后根據(jù)不同開關(guān)組合對應(yīng)的作用時間，進行兩段式電流輸出預(yù)測，并選取電流跟隨性最好的一組開關(guān)組合作為系統(tǒng)的最終輸出，從而確定預(yù)測周期第二個開關(guān)矢量，以及兩個矢量分別對應(yīng)的作用時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于兩電平逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩段式有限集模型預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

有限控制集模型預(yù)測控制(finite control set model predictive control，F(xiàn)CS-MPC)技術(shù)具有建模直觀，控制簡單，可實現(xiàn)多目標優(yōu)化控制，且無PWM調(diào)制器及PI參數(shù)調(diào)節(jié)等優(yōu)點，已成為逆變器控制策略的主要研究方向。傳統(tǒng)單矢量FCS-MPC方法基于電流跟蹤誤差最小原則選取最優(yōu)開關(guān)矢量，選取的最優(yōu)開關(guān)矢量在下一控制周期開始時刻作用于逆變器，并作用一個完整的周期，故傳統(tǒng)的單矢量模型預(yù)測控制多存在諧波畸變率偏高、電流紋波較大等缺點。因此，本發(fā)明提出一種兩段式有限集模型預(yù)測控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為解決傳統(tǒng)單矢量FCS-MPC作用于兩電平逆變器時存在諧波畸變率偏高，電流紋波較大等問題，本發(fā)明提出了一種兩段式有限集模型預(yù)測控制方法。

本發(fā)明所提出的兩段式有限集模型預(yù)測控制方法，其核心在于提出兩段式有限集模型預(yù)測控制每個控制周期兩個開關(guān)矢量確定方法，及對應(yīng)的作用時間計算方法：(1)將K-1周期選定的第二個開關(guān)矢量作為K+1周期的第一個開關(guān)矢量，從而保證在一個采樣周期內(nèi)最多只有一次開關(guān)切換，從而降低兩段式有限集模型預(yù)測控制的開關(guān)損耗，在提高電流控制性能前提下，保證開關(guān)損耗與傳統(tǒng)單矢量方法基本相當(dāng)。(2)第二開關(guān)矢量在逆變器所有有效矢量中選取，根據(jù)開關(guān)矢量作用時間與作用誤差成反比原則，分別計算第一開關(guān)矢量與所有有效開關(guān)矢量不同組合時對應(yīng)的作用時間；然后根據(jù)不同開關(guān)組合對應(yīng)的作用時間，分別進行兩段式電流輸出預(yù)測，并選取使得評價函數(shù)值最小的開關(guān)組合，即電流跟隨性最好的一組開關(guān)組合作為系統(tǒng)的最終輸出，從而確定第二個開關(guān)矢量的選取，以及兩個矢量分別對應(yīng)的作用時間。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了一種兩段式有限集模型預(yù)測控制方法，該方法包括如下步驟：

(1)對t_k時刻逆變器輸出電流進行采樣，獲取電流實際值[i_α(t_k),i_β(t_k)]，下標α、β指兩相靜止坐標系α-β坐標系，i_α(t_k)為α坐標軸K周期起始時刻實際值，i_β(t_k)為β坐標軸K周期起始時刻實際值，將K-1周期所選的兩個開關(guān)矢量在K周期作用于逆變器，第一個矢量作用t₁(K)時間，第二個矢量作用t₂(K)時間，進行控制延時補償，根據(jù)預(yù)測模型計算補償后t_k+1時刻預(yù)測電流值；

(2)將K周期作用于逆變器的第二個開關(guān)矢量S₂(K)選定為K+1周期的第一個開關(guān)矢量S₁(K+1)，并計算該矢量作用整個控制周期T_s逆變器輸出電流誤差值；