[发明专利]基于矢量提前筛选的电流源型变换器多步预测控制方法

权利要求书

1.一种基于矢量提前筛选的电流源型变换器多步预测控制方法，其特征在于：将多步模型预测控制与多矢量模型预测控制结合，通过矢量提前筛选减少控制集、采用无差拍控制方法减小代价函数寻优次数，将求解多步最优矢量的过程简化为求解多步最优非零矢量，再将多步最优非零矢量与对应零矢量结合完成占空比控制；具体包括以下步骤：

步骤1：将k时刻的三相电网电流参考值i_{a_ref}、i_{b_ref}、i_{c_ref}，三相电网电压u_a、u_b、u_c，电网电流i_a、i_b、i_c和网侧电容电压u_ca、u_cb、u_cc进行clark坐标变换，得到αβ坐标系下的三相电网电流参考值I^*_{α_ref}、I^*_{β_ref}，电网电压U_α、U_β,网侧电容电压U_cα、U_cβ和电网电流I_α、I_β；

步骤2：对三相电流源型变换器进行数学建模以及Heun’s离散化，构建αβ坐标系下的预测模型：

其中为αβ坐标系下的三相电流源型变换器空间电流矢量，x∈(1,9)，L为网侧电感，C为网侧电容，Ts为控制周期；

步骤3：对步骤2的所有空间电流矢量进行筛选，去除零矢量，求解多步最优非零矢量；

步骤4：将k-1时刻进行多步预测控制而得到的k时刻所对应的多步最优非零矢量代入公式(4)，得到k+1时刻的电网电流、网侧电容电压预测值，然后对公式(4)进行迭代更新，即将公式(4)中k时刻的值更新为k+1时刻的电网电流、网侧电容电压预测值，从而得到在k+2时刻的不同非零矢量所对应的电网电流、网侧电容电压预测值；

步骤5：将空间矢量图均分成12个扇区，然后采用图形边界限定无差拍控制方法进行快速矢量选择，找出在k+3时刻与k+2时刻的各个非零矢量各自对应的单步最优非零矢量I_opt；

步骤6：求解各时刻的多步最优非零矢量和零矢量，具体步骤如下：

依次计算在k+1、k+2时刻采用不同空间电流矢量时的代价函数：

g(x)为k+1时刻采用空间电流矢量I_x，k+2时刻采用最优非零矢量I_opt时的代价函数；

g(min)＝min{g(1)、g(2)、g(3)、g(4)、g(5)、g(6)} (10)

选择代价函数g(min)所对应的k+1、k+2时刻电流矢量组合为各对应时刻的多步最优非零矢量，而零矢量通过对多步最优非零矢量进行查表后直接获得；

步骤7：求解多步最优非零矢量、零矢量的作用时间，并计算占空比Dn1和Dn0；

步骤8：将计算出来的占空比Dn1和Dn0与载波进行比较完成空间矢量调制，从而产生驱动信号S₁～S₆，驱动三相电流源型变换器工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于矢量提前筛选的电流源型变换器多步预测控制方法，其特征在于：所述步骤5的具体步骤如下：

将步骤2的k+1时刻的预测模型进行迭代更新得到在k+3时刻三相电流源型变换器的预测模型：

当零矢量i₀作用时，电网电流预测值为：

此时，零矢量作用的电网电流预测值与电网电流参考值的误差矢量为：

电网电流预测值与电网电流参考值之间的误差矢量表示为零矢量产生的误差矢量与项之间的差值：

通过零矢量产生的误差矢量的角度判断所处扇区，求解出在k+2时刻作用不同的非零矢量时所对应的k+3时刻最优非零矢量。

3.根据权利要求1所述的一种基于矢量提前筛选的电流源型变换器多步预测控制方法，其特征在于：所述步骤7的具体步骤如下：

将零矢量产生的误差矢量error0垂直于所选的多步最优非零矢量，所对应的多步最优非零矢量占空比为：

所对应的零矢量占空比为：Dn0＝1-Dn1 (12)。