[发明专利]一种消除交流侧电压波动影响的预测控制方法

说明书

本发明公布了一种消除交流侧电压波动影响的预测控制方法，属于电力电子变流技术、工业控制领域。该方法首先结合无差拍控制，得到k+1时刻参考电压与参考电流的关系；然后将上一时刻即k时刻的最优电压继续作用电路，以得到k+1时刻的预测电流；将所得的参考电流和预测电流表达式相减，再结合Lyapunov第二定理定义的电流误差关系，从而得到改进的控制率。本发明公布的方法具有鲁棒性提高，计算量大大减小的优点，可以很好地满足电力电子系统的工作要求。

技术领域

本发明涉及电力电子变流和工业控制技术领域，尤其涉及一种消除交流侧电压波动影响的预测控制方法。

背景技术

传统模型预测控制技术的一个主要特点是利用系统模型来预测控制变量的未来行为，这带来的一个明显的缺陷是对控制变量的预测准确度严重依赖于系统模型，当系统中某个或多个参数出现测量误差或者随环境的变化而发生改变时，传统预测控制技术并不能保证系统的性能，严重时甚至导致系统失稳。此外，传统预测控制技术目标函数采用预测电流与参考电流之差的绝对值，在一个开关周期中，对每一个离散电压矢量，都要计算一次预测电流值，这使得处理器的计算负担过大。因而，如何提升预测控制系统的鲁棒性和运算速度成为了研究热点。

发明内容

针对传统模型预测控制的不足，本发明的目的在于降低对预测控制系统参数的依赖程度，提升系统鲁棒性，并加快运算速度。该方法利用上一时刻的最优离散电压构建控制率：利用无差拍控制得到k+1时刻参考电流与参考电压关系式，假定k时刻最优离散电压矢量仍作用于系统，得到k+1时刻预测电流表达式，将得到的参考电流与预测电流表达式相减，结合Lyapunov第二定理定义的误差关系式，得到k+1时刻参考电压表达式。在目标函数中遍历寻优，得到使目标函数最小的离散电压矢量，转换为对应的开关矢量作用于变换器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种消除交流侧电压波动影响的预测控制方法，主要步骤如下：

(S1)建立系统交流侧电流离散状态方程测定系统k时刻交流电流值，并与k时刻参考电流值送往控制器；

(S2)结合Lyapunov第二定理定义的误差关系式，假定k时刻最优离散电压仍作用于电路得到k+1时刻预测电流表达式，确保系统稳定条件下选择使系统性能最佳的控制系数；

(S3)使用k时刻的最优离散电压矢量、k时刻的测量电流值、k时刻参考电流值及相关参数得到k+1时刻的参考电压；

(S4)对目标函数寻优，得到使得目标函数最小的k+1时刻最优离散电压矢量，并转换为相关开关矢量作用于变换器。

进一步的，在(S1)中，设系统的采样周期为T,得系统离散状态方程：测量k时刻交流侧电流值，将其和参考电流值一起送往控制器备用。

进一步的，在(S2)中，利用Lyapunov第二定理定义的电流误差关系式，i(k+1)-i^*(k+1)＝α[i(k)-i^*(k)]，结合无差拍控制和系统离散状态方程，假定参考电流值等于预测电流值，得到k+1时刻参考电流与参考电压关系式，结合假定k时刻最优离散电压仍作用于电路得到的k+1时刻预测电流表达式以确定保证系统性能最优时的控制系数α的值。

进一步的，在(S3)中，根据得到的k时刻的测量电流值、k时刻参考电流值，k时刻最优离散电压矢量及相关参数，利用改进的控制率，V_r^*(k+1)＝V_opt(k)+αC(i(k)-i^*(k))，其中V_r^*是参考电压，V_opt是最优电压，α是控制系数，i是交流侧电流，C是系统参数，得到k+1时刻参考电压矢量。