[發明專利]基于MRAS的無電網電壓傳感器直接功率預測控制方法

在審

• 申請號: 202111346134.5
• 申請日: 2021-11-12
• 公開（公告）號: CN114069619A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 史晗;榮相;蔣德智;伍小杰;王越;眭先明;連超;陳雯雅;公錚;拓平;姚宇軒
• 申請（專利權）人: 天地（常州）自動化股份有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02M7/219
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種基于MRAS的無電網電壓傳感器直接功率預測控制方法，采用模型參考自適應(MRAS)進行實時識別網側電感，減小系統的體積和成本彌補了傳統模型預測控制(MPC)對系統參數的過度依賴，使得控制更加穩定、可靠，對交流的電壓抗干擾能力更強，具有良好的諧波特性；同時使用無電網電壓傳感器的控制方法，省去了網側電壓傳感器，減小了系統體積，節省了系統成本。

技術領域

本發明涉及無電網電壓傳感器功率預測技術領域，具體而言涉及一種基于MRAS的無電網電壓傳感器直接功率預測控制方法。

背景技術

近年來，三相電壓型整流器(VSR)由于功率因數高，能量可雙向流動，直流側電流可控等優點，越來越廣泛地應用在各種工業技術領域中，例如高壓直流輸電、不間斷電源、新能源汽車等。模型預測控制(MPC)作為一種新興的控制算法，由于其簡單、靈活、多輸入多輸出的特點，已被大量應用于眾多電力電子設備。其中，有限控制集模型預測(FCS-MPC)通過系統的數學模型，履歷所有開關狀態，預測出下一采樣時刻所有可能的值，并最小化代價函數，得到最優開關狀態，由于其簡單且準確，這種預測控制方法在MPC中應用最為廣泛。

專利號CN112994482A的發明中提出了一種雙PWM變頻系統的模型預測功率動態補償控制方法，在整流-逆變雙側采用模型預測控制，利用當前時刻輸入電壓矢量和輸入電流矢量計算下一時刻功率預測值；結合滾動優化下的預測電流和ESO優化估計原理，通過滾動預測k+2時刻的電流值，得到k+2時刻母線電壓的預測值；在母線電壓跟蹤估計的基礎上，根據雙側瞬時能量平衡原理，建立能量流動平衡方程，計算整流側超前預測的功率補償量，進行前饋修正。該發明能夠抑制負載突變及系統擾動所導致的母線電壓波動問題，實現雙側控制性能的協調提升。專利號為CN112550024A的發明中提出了一種基于模型預測的三相PWM整流新能源汽車充電方法，針對用戶對于新能源汽車不同的充電需求，包括充電快速性，充電經濟性，充電電池損傷，通過多目標算法選擇最優的指標來設置最優電壓曲線，同時對車載鋰電池和新能源電池進行充電，并對兩個電池進行實時監控從而保證電池的充電安全，滿足用戶的特殊充電需求。將所得的最優電壓值設定為直流側參考值，并按照電池容量實時反饋調節，將最優電壓值通過外環滑模控制得到系統額定有功功率值。為了降低網側開關變化次數引起的損耗，根據額定有功功率值設計了開關系數表，以減少計算量從而提升響應速度。同時減少開關的頻繁變動，延長設備壽命。

然而，由于需要系統的數學模型進行預測，所以MPC會過度依賴于系統參數的精確性。不精確的系統參數會導致不精確的預測值。因此，找到某種可以得到系統參數的精確值的方法是非常重要的。無電網電壓傳感器整流比起傳統VSR有著眾多的優點，例如減小系統體積，縮減成本等。電壓傳感器可能會帶來噪聲和干擾，且由于可能出現的錯誤值會影響整個系統的可靠性。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種基于MRAS的無電網電壓傳感器直接功率預測控制方法，彌補了傳統模型預測控制(MPC)對系統參數的過度依賴，使得控制更加穩定、可靠，對交流的電壓抗干擾能力更強，具有良好的諧波特性。同時省去了網側電壓傳感器，減小了系統體積，節省了系統成本。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明實施例提出了一種基于MRAS的無電網電壓傳感器直接功率預測控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

S1，采集當前采樣時刻電網側電流i_s(t)，根據當前采樣時刻整流器輸出電壓V_afe(t)和線電壓估算值V_s(t)，通過模型參考自適應估算出網側電感；

S2，采集當前采樣時刻直流側電壓V_dc(t)，根據步驟S1采集到的網側電流i_s(t)以及當前采樣時刻的開關狀態S_a(t)、S_b(t)和S_c(t)，計算出當前采樣時刻的電網線電壓；