[发明专利]基于MPC与PIC并行控制的电力转换器及网络模型构建方法

说明书

本发明公开了基于MPC与PIC并行控制的电力转换器及网络模型构建方法，包括：模型预测器MPC，外接输入的外部调控信号，并调整输出的脉冲开关信号的占空比，并生成输出信号；比例积分器PIC，外接输入的模拟信号或内部本地参考信号，得到PWM信号；PWM合并单元，获取输出信号和PWM信号，进行合并叠加处理；转换器及负载，输出反馈信号；检测单元，输出切换控制信号；第一复用器，输出与比例积分器PIC连接，接收切换控制信号，并向比例积分器PIC输入内部本地参考信号或外部调控信号对应的模拟信号；以及第二复用器连接在模型预测器MPC与PWM合并单元之间，并进行输出信号g_MPC输出或切断输出。

技术领域

本发明涉及电力转换器技术领域，尤其是基于MPC与PIC并行控制的电力转换器及网络模型构建方法。

背景技术

本文的电力转换器用于但不限于水力发电行业。以水力发电为例，其是一种可靠、无碳排放且应用广泛的可再生能源，水力发电可以为电网提供快速的电能供给。目前，水力发电站的数字化改造可以提高能源生产效率，但随着数字化和物联网系统的建立，电站的控制系统也逐渐成为易受到攻击的对象。在多种水电站钟，配备双馈感应电机的变速水电站由于其高动态稳定性的特点被广泛使用。双馈感应电机的励磁控制系统由电力电子转换器(即电力转换器)、控制器和传感器组成。在数字化过程中，数字控制方式为系统中的电力电子转换器提供了物联能力。这些联网转换器能够相互通信、也可以作为控制中心和能源互联网中心。但万物互联也为恶意的外部攻击提供了多种访问数字控制器的方式，从而引发了网络安全问题。

目前，涉及水电厂生产的网络安全问题通常是从系统和通信的角度来研究的。这些研究中，并没有把转换器本身可能会受到有意和无意的攻击作为可能发生的事件。有意攻击是指占比20％的黑客恶意攻击，无意攻击则包括网络设备故障、技术人员误动和恶意软件(病毒、蠕虫、木马)的无目标随机攻击行为等。上述攻击将导致系统的设定点或参考值发生变化，并其可能导致转换器输出(电压或电流)超出可接受的范围。另外，对于可变速水电机组，转换器在机组的持续同步方面发挥着重要作用，网络攻击所造成的影响则会更大。同时，负载也会受到不利影响，并且可能损坏功率半导体。

因此，急需要提出一种安全可靠、结构简单的基于MPC与PIC并行控制的电力转换器及网络模型构建方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供基于MPC与PIC并行控制的电力转换器及网络模型构建方法，本发明采用的技术方案如下：

第一部分，本技术提供了基于MPC与PIC并行控制的电力转换器，其包括：

模型预测器MPC，外接输入的外部调控信号r^*_ext[k]，并调整输出的脉冲开关信号的占空比d_MPC，根据占空比d_MPC生成输出信号g_MPC；

比例积分器PIC，外接输入的外部调控信号r^*_ext[k]对应的模拟信号r^*_ext(t)或内部本地参考信号r^*_in(t)，并进行比例积分处理，得到PWM信号g_ana；

PWM合并单元，与模型预测器MPC和比例积分器PIC连接，获取输出信号g_MPC和PWM信号g_ana，并进行合并叠加处理；

转换器及负载，获取合并叠加处理后的信号，并向模型预测器MPC和比例积分器PIC反馈反馈信号r(t)；

检测单元，与模型预测器MPC和比例积分器PIC连接，对输出信号g_MPC与PWM信号g_ana进行比较，并输出切换控制信号；