[发明专利]一种逆变器开关频率固定的改进型模型预测控制方法

权利要求书

1.一种逆变器开关频率固定的改进型模型预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将在有限集模型预测控制下的逆变器四种不同的开关状态两两组合，得到两个有效的开关状态组合，每个开关状态组合包括一个逆变状态和一个续流状态；

步骤2，获取上一时刻逆变器输出电流的相关参数，将相关参数代入输出电流的预测模型，并结合网侧电压，计算出逆变器当前时刻开关状态组合下的输出电流预测值；所述输出电流预测值为：

其中，i^p(k+1)为k+1时刻输出电流预测值，i(k)为k时刻输出电流，m为一个控制周期T_s中逆变状态的作用时间占整个控制周期的比例，L为电网侧滤波电感，v_g(k)为k时刻网侧电压，u_o(k)为k时刻逆变器输出电压；

步骤3，根据控制要求建立代价函数，将输出电流预测值与电流参考值差的平方作为代价函数，选择出使代价函数值最小的最优开关状态和对应的逆变状态作用时间应用于控制系统。

2.根据权利要求1所述逆变器开关频率固定的改进型模型预测控制方法，其特征在于，步骤3所述代价函数为：

J＝(i^p(k+1)-i^*(k+1))²

其中，J为代价函数，i^p(k+1)为k+1时刻输出电流预测值，i^*(k+1)为k+1时刻电流参考值。

3.根据权利要求1所述逆变器开关频率固定的改进型模型预测控制方法，其特征在于，步骤3所述选择出使代价函数值最小的最优开关状态和对应的逆变状态作用时间应用于控制系统具体为：

将输出电流预测值公式代入代价函数，得到：

其中，J为代价函数，i(k)为k时刻输出电流，m为一个控制周期T_s中逆变状态的作用时间占整个控制周期的比例，L为电网侧滤波电感，v_g(k)为k时刻网侧电压，u_o(k)为k时刻逆变器输出电压，i^*(k+1)为k+1时刻电流参考值，V_in(k)为直流母线电压；代价函数J中包含两个控制变量u_o(k)和m，其中，u_o(k)有V_in(k)和-V_in(k)两种情况，m为0和1之间的任意数；

要选取最优的m和u_o(k)，使代价函数J最小，首先求得代价函数J对m的导数：化简上式，得到：

代价函数J关于m的导数为m的一次函数，求出m使导数等于零的点，即为代价函数的最小值点，令：

若解出的m>1，则令m＝1；m<0，则令m＝0；求得V_in(k)和-V_in(k)两种情况下分别对应的最优m值m₁、m₂，将m₁、m₂代入代价函数J，求得J₁、J₂：

最后采用有限集模型预测控制中遍历寻优的方法选择出使代价函数最小的m和u_o(k)组合，将之应用于控制系统。

4.根据权利要求1所述逆变器开关频率固定的改进型模型预测控制方法，其特征在于，所述逆变器的拓扑由输入直流源、单相逆变桥、输出滤波器、交流电网四部分组成。