[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

本發明公開了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，包括：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；將連續時間域內的AFE數學模型改寫為離散域，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；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。本發明通過瞬時功率平衡原理生成功率參考信號作為有源前端動態參考信號，所生成的參考信號響應迅速，沒有超調量，在穩態下能正常工作。

技術領域

本發明屬于AFE控制技術領域，具體涉及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。

背景技術

有源前端(Active front end,AFE)是一種采用全控型器件的整流器，與采用半控、不控器件的整流器相比，有可以調節輸出直流電壓，功率可雙向流動等優點。

模型預測控制(Model Predictive Control)于上世紀70年代被提出，是一種基于系統物理模型的控制方式。與傳統控制方式相比，模型預測控制具有可方便調節控制目標、整定參數容易、魯棒性強等優點。智利學者JoséRodríguez等人將有限控制集模型預測控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)用于AFE控制領域。其需要電壓參考值和當前電壓值之差，通過一個PI控制器生成有功功率參考信號。該信號響應較慢，不能對外加的電壓階躍信號及時響應，或產生一定超調量，在超過器件絕緣耐壓水平時會損壞器件。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供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，基于電路定律生成有功功率參考信號。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

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，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。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

上述的步驟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：