[发明专利]基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法

摘要

本发明涉及电力电子交直流变换领域，旨在提供一种基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法。该方法包括：三相参考输出电流的确定；变流器切换系统模型和切换子系统的建立；第一切换周期各子系统输出电流的预测；第一切换周期子系统的寻优；第二切换周期各子系统输出电流的预测；变流器实际切换状态的确定；系统误差的校正。本发明通过引入切换系统分析方法以及多步预测控制的相关理论，改善了变流器的性能，包括提升了输出功率的准确性、减少了谐波干扰和无功功率、简化了系统设计过程、减少了辅助设备的使用。

主权项

基于切换系统多步预测控制的三相电压型变流器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）三相参考输出电流的确定利用电压传感器获得当前电压，同时计算电压频率及相位，以理想交流电压波形预测一、二个切换周期后的电压；根据参考功率值和预测电压，以无功功率为零为目标，计算第一、二切换周期参考电流值；（2）变流器切换系统模型和切换子系统的建立将变流器的模型等效为切换系统模型，包括离散模型和连续模型；确定变流器中三组IGBT开关状态，建立7个不同状态下的连续模型，即切换子系统；（3）第一切换周期各子系统输出电流的预测利用电流传感器获得当前时刻电流；根据步骤（2）所确立的子系统以及变流器网侧电阻和电感值，预测第一切换周期变流器各子系统的输出电流；（4）第一切换周期子系统的寻优选取如下的评价函数，根据第一切换周期参考电流和各子系统预测电流寻找最接近参考值的三个子系统； g j = [ i a j ( k + 1 | k ) - i a - ref ( k + 1 ) ] 2 + [ i b j ( k + 1 | k ) - i b - ref ( k + 1 ) ] 2 + [ i c j ( k + 1 | k ) - i c - ref ( k + 1 ) ] 2 其中，j=[1,…,7],k为系统切换周期序号，ia,ib,ic为预测电流，ia_ref,ib_ref,ic_ref为参考电流；（5）第二切换周期各子系统输出电流的预测以步骤（4）所确定的三个子系统的预测电流为基础，根据步骤（3）的方法实施第二切换周期预测，得到由第一、二切换周期组成的21组子系统集合；（6）变流器实际切换状态的确定根据步骤（4）所述评价函数，计算21组集合中第二切换周期子系统的结果；选取第一、二切换周期评价函数值之和最小的集合作为最优子系统集合；选取最优子系统集合对应的第一切换周期子系统作为变流器控制信号，即IGBT组开关状态；（7）系统误差的校正选取步骤（6）所确立的第一切换周期子系统，将其对应的预测输出电流与一个切换周期后的实际电流做比较，得到的误差作为下一切换周期的校正值引入电流预测中。