专利名称：主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法
技术领域：
本发明涉及主动前端整流器的控制方法，属于电力电子功率变换装置控制领域， 特别涉及一种主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法。
背景技术：
模型预测控制是一种根据控制对象模型来预测其未来响应的控制算法。算法中包含一个根据控制目标进行定义的价值函数。通过最小化此价值函数，算法在每个采样周期预测得到最有效的电压矢量，并作为下个采样周期的作用矢量。模型预测控制需要根据数学模型预测对象下一时刻的运行状态，其对模型的准确性要求较高。电路参数的变化将导致控制系统参数标称值与系统实际参数值不匹配，进而影响模型预测控制的稳定性和鲁棒性，降低系统的控制品质。
有学者将模型参数不匹配对系统造成的影响作为扰动量，采用观测器通过前馈补偿来消除系统扰动，增强控制系统鲁棒性。该算法虽然可以消除模型误差对控制系统的影响，但算法均较为复杂，因此将增加控制器负担，提高系统成本。程序的运算时间大大增加， 进而影响控制效果。
因此，有必要设计一种主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法，在控制系统运行时，可消除控制对象模型参数与控制系统参数不匹配对系统的影响，有效增强模型预测控制系统的鲁棒性，且算法简单、计算量小。发明内容
本发明的目的在于解决现有模型预测控制方法中存在的问题，提供了一种主动前端整流器定频式模型预测控制方法，该方法算法简单、计算量小、易于实现，可有效消除模型参数不匹配对系统造成的影响，提高模型预测控制系统的鲁棒性。
本发明的技术方案为一种主动前端整流器定频式模型预测控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测主动前端整流器系统三相电网电压、三相输入电流和直流母线电压；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经过3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和输入电流，将两相静止坐标系下的电网电压信号经过软件锁相环，得到电网电压位置角和电网电压角速度，以电压位置角度为变换角对两相静止坐标系下的电网电压和输入电流值进行Park变换，得到两相旋转坐标系下的电网电压和输入电流；(3)、将直流母线电压参考值与步骤(I)得到的直流母线电压实际值做差，经过PI控制器得到同步旋转坐标系下d轴电流参考值，设q轴电流参考值为O; (4)、将α β平面分为六个扇区，根据电压位置角度，确定电网电压矢量所在扇区，选择与电网电压矢量所在扇区相邻的两个电压矢量和零矢量作为作用矢量，根据开关表和直流母线电压得到以上选择的两相静止坐标系下的两个电压矢量和零矢量对应的电压值，将此电压值经过Park变换，得到两相旋转坐标系下对应的输入电压值；(5)、将步骤(2)得到的两相旋转坐标系下的电网电压和输入电流值、步骤(4)得到的两相旋转坐标系下的输入电压作为电流预测模型的输入，得到d、q 轴电流的变化率；(6)、分别将上一时刻各作用矢量作用下的d轴电流的变化率与其相对应的作用时间相乘，将相乘的结果分别求和，将计算结果加上上一时刻的d轴输入电流，得到上一时刻的d轴预测电流。同理，分别将上一时刻各作用矢量作用下的q轴电流的变化率与其相对应的作用时间相乘，将相乘的结果分别求和，将计算结果加上上一时刻的q轴输入电流，得到上一时刻的q轴预测电流。(7)、将当前时刻的d、q轴输入电流分别与步骤(6) 得到的d、q轴预测电流作差，得到d、q轴电流预测误差。(8)、采用步骤(2)得到的两相旋转坐标系下的输入电流值、步骤(3)得到的d、q轴电流参考值、步骤(5)得到的d、q轴电流的变化率以及步骤(7)得到的d、q轴电流预测误差作为矢量持续时间计算模块的输入，得到各矢量的作用时间；(9)、将步骤⑶中的到的各矢量作用时间输入到调制器，将调制器输出的开关位置信号作为控制功率器件的开关信号。
作为进一步的实施方式，步骤(8)中所述矢量持续时间计算模块的表达式为
权利要求
1.一种主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测主动前端整流器系统三相电网电压、三相输入电流和直流母线电压；(2)、将检测到的三相电网电压和三相输入电流经过3/2变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和输入电流，将两相静止坐标系下的电网电压信号经过软件锁相环，得到电网电压位置角和电网电压角速度，以电压位置角度为变换角对两相静止坐标系下的电网电压和输入电流值进行Park变换，得到两相旋转坐标系下的电网电压和输入电流；(3)、将直流母线电压参考值与步骤(I)得到的直流母线电压实际值做差，经过PI控制器得到同步旋转坐标系下d轴电流参考值，设q轴电流参考值为O; (4)、将α β平面分为六个扇区，根据电压位置角度，确定电网电压矢量所在扇区，选择与电网电压矢量所在扇区相邻的两个电压矢量和零矢量作为作用矢量，根据开关表和直流母线电压得到以上选择的两相静止坐标系下的两个电压矢量和零矢量对应的电压值，将此电压值经过Park变换，得到两相旋转坐标系下对应的输入电压值；(5)、将步骤(2)得到的两相旋转坐标系下的电网电压和输入电流值、步骤(4)得到的两相旋转坐标系下的输入电压作为电流预测模型的输入，得到d、q轴电流的变化率；(6)、分别将上一时刻各作用矢量作用下的d轴电流的变化率与其相对应的作用时间相乘，将相乘的结果分别求和，将计算结果加上上一时刻的d轴输入电流，得到上一时刻的d轴预测电流，同理，分别将上一时刻各作用矢量作用下的q轴电流的变化率与其相对应的作用时间相乘，将相乘的结果分别求和，将计算结果加上上一时刻的q轴输入电流，得到上一时刻的q轴预测电流；(7)、将当前时刻的d、q轴输入电流分别与步骤(6)得到的d、q轴预测电流作差，得到d、q轴电流预测误差；(8)、采用步骤(2)得到的两相旋转坐标系下的输入电流值、步骤⑶得到的d、q轴电流参考值、步骤(5)得到的d、q轴电流的变化率以及步骤(7)得到的d、q轴电流预测误差作为矢量持续时间计算模块的输入，得到各矢量的作用时间；(9)、将步骤(8)中的到的各矢量作用时间输入到调制器，将调制器输出的开关位置信号作为控制功率器件的开关信号。
2.根据权利要求I所述的主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法，其特征在 于所述步骤(8)中矢量持续时间计算模块的表达式为
全文摘要
本发明公开了一种主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法。本发明的技术方案要点为一种主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法，该方法在控制对象模型参数与实际参数不匹配时，通过计算实际电流与预测电流的差值并实时对预测模型进行补偿，进而提高模型预测精度，获得各矢量的准确作用时间。将矢量作用时间经过调制器得到控制功率器件的开关信号。本发明的主动前端整流器鲁棒定频式模型预测控制方法，可消除模型参数不匹配对控制系统造成的影响，增强了模型预测控制系统的鲁棒性，在预测模型存在较大误差情况下实现了主动前端整流器的稳定运行。
文档编号H02M7/12GK102931856SQ20121045953
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者王萌, 高金辉, 施艳艳 申请人:河南师范大学