[發明專利]一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法

在審

• 申請號: 202210543473.0
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114710051A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 徐嘉偉;朱建忠;陸旦宏
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張力

1.一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，包括：

步驟1、根據AFE拓撲結構，將AFE中交流測和直流側電壓、電流通過Clark變換統一到αβ坐標系下，得到連續時間域內的AFE數學模型；

步驟2、將連續時間域內的AFE數學模型改寫為離散域，忽略AFE上電力電子器件的開關損耗和通態損耗，構建瞬時功率平衡原理生成在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號計算模型；

步驟3、采用設計動態電壓參考信號的方法，結合參考信號計算模型計算在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號。

2.根據權利要求1所述的一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，所述步驟1得到的連續時間域內的AFE數學模型為：

其中，i_s是交流側電流，v_s是交流側電壓，v_afe是直流側反電動勢，L_s、R_s分別為交流側RL濾波器的電阻值與電感值；

i_s表示為：

其中，a＝e^j(2π/3)，i_sa、i_sb、i_sc分別為交流側A、B、C三相電流；

v_s表示為：

v_sa、v_sb、v_sc分別為交流側A、B、C三相電壓；

v_afe表示為：

V_dc為直流側輸出電壓；

當開關函數值S_a,S_b,S_c對應的上橋臂器件導通時，S_a,S_b,S_c值取1，反之取0。

3.根據權利要求2所述的一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，所述步驟2將連續時間域內的AFE數學模型改寫為離散域，包括：

將連續時間域內的式(1)改寫為離散域：

4.根據權利要求3所述的一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，所述步驟2構建的參考信號計算模型為：

P_in(k+1)＝P_R(k+1)+P_out(k+1) (7)

其中，P_R(k+1)為RL濾波器上電阻所消耗的功率，P_out為AFE輸出功率；

P_R(k+1)表示為：

5.根據權利要求4所述的一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟31、計算動態電壓參考信號；

動態電壓參考信號表示為：

其中，為給定的固定參考信號；

N表示電壓參考信號在N個時間步內達到穩態值，即此時

步驟32、計算電容上的充電電流參考值：

計算負載電流參考值：

則直流側輸出電流參考值為：

步驟33、計算AFE輸出功率：

步驟34、將式(13)、(8)帶入式(7)，解方程，得在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號為：

6.根據權利要求5所述的一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，所述方法還包括：步驟4、基于離散域的AFE數學模型得到瞬時輸入功率表達式，基于瞬時輸入功率表達式和有源前端動態參考信號，計算每一組開關狀態所對應的損失函數值，并選取最小損失函數值時的開關組合。

7.根據權利要求6所述的一種在有限集模型預測控制方法下的有源前端動態參考信號生產方法，其特征在于，所述步驟4包括：

步驟41、基于式(5)，得到瞬時輸入功率表達式為：

步驟42、基于瞬時輸入功率表達式(6)和式(14)，計算每一組開關狀態所對應的損失函數值，并選取最小損失函數值時的開關組合；

損失函數表達式為；

其中，為外部直接給定的參考無功功率。