本發明專利技術公開了一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法。本發明專利技術的技術方案要點為：一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法，該方法在控制對象模型參數不匹配時，通過觀測實際模型參數并實時對預測模型進行修正，進而獲得最優的電壓矢量，用得到的最優電壓矢量對應的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。本發明專利技術的模型自校正方法在不改動硬件結構的情況下，通過增加電感觀測算法，消除了模型參數不匹配對控制系統造成的影響，增強了模型預測控制系統的魯棒性，實現三相PWM整流器在預測模型存在較大誤差情況下的穩定運行。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及三相電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領域，特別涉及一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法。
技術介紹
隨著微處理器技術的迅速發展和相關研究的深入，模型預測控制(MPC)在電力電子及電機驅動中的應用體現出巨大的潛力和優勢。由于MPC算法需要根據數學模型預測對象下一時刻的運行狀態，其對模型的準確性要求較高。在電力電子功率電路中常含有電阻、電感、電容等器件，溫度的變化、磁路的飽和程度、電纜過載和其他環境條件變化均會使電路中的電阻、電感等器件參數發生改變。電路參數的變化將導致控制系統參數標稱值與系 統實際參數值不匹配，進而影響MPC控制的穩定性和魯棒性，降低系統的控制品質。有學者將模型參數不匹配對系統造成的影響作為擾動量，采用Luenberger觀測器通過前饋補償來消除系統擾動，增強控制系統魯棒性。有學者采用積分滑模控制策略消除了模型預測結果與實際閉環系統的誤差，提高了 MPC控制系統的魯棒性。針對MPC控制系統預測模型不匹配產生的擾動，有學者采用擴張狀態觀測器估計實際擾動并通過前饋補償，獲得了較好的控制效果。有學者針對三相逆變器提出了一種自適應魯棒MPC控制算法，通過估計電感的等效電阻值，增強了 MPC控制系統的魯棒性。由于MPC控制過程采用循環尋優，直接輸出的不定頻方式，其采樣頻率較高，運行性能受系統延遲影響較為明顯。以上算法雖然可以消除模型誤差對控制系統的影響，但算法均較為復雜，大大增加了程序的運算時間，進而影響控制效果。因此，有必要設計一種新型MPC控制方法，在較短的采樣周期內可實時對模型參數不匹配問題進行修正，提高系統的魯棒性。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供了一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法，該方法在對象模型參數不匹配時，通過觀測實際模型參數并實時對預測模型進行修正，進而獲得最優的電壓矢量，保證系統的控制品質，算法運算量小、結構簡單、易于實現，可有效提高系統運行的魯棒性。本專利技術的技術方案為一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電壓型PWM整流器系統三相電網電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測到的三相電網電壓和三相輸入電流經過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流采樣值；(3)、將三相電網電壓信號經過軟件鎖相環得到電網電壓位置角；(4)、將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實際值做差，經過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為0，以電壓位置角度為變換角對d、q軸電流參考值進行反Park變換，得到兩相靜止坐標系下的電流參考值；(5)、將上一時刻整流器α軸輸入電流、當前時刻整流器α軸輸入電流、電感參數以及根據三相電壓型PWM整流器預測模型獲得整流器α軸預測電流做為電感觀測算法的輸入，獲得估算的實際電感參數；(6)、采用估算的實際電感參數修正三相電壓型PWM整流器預測模型和電感觀測算法中的電感參數，將修正參數后的三相電壓型PWM整流器模型作為預測模型；(7)、將步驟(4)中計算得到的兩相靜止坐標系下的電流參考值、步驟(2)中計算得到的兩相靜止坐標系下的電網電壓和電流采樣值，以及各開關組合作用下整流器在兩相靜止坐標系下的輸入電壓作為預測模型的輸入；(8)、通過預測模型預測各電壓矢量作用下的預測電流，選擇使電流給定值與電流預測值之差的絕對值最小的電壓矢量為最優電壓矢量，并保存該矢量對應的α軸預測電流值；(9)、用步驟(8)得到的最優電壓矢量對應的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。作為進一步的實施方式，步驟(5)中所述的電感觀測算法的工作過程為將整流器α軸預測電流與上一時刻整流器α軸輸入電流做差后，除以該時刻整流器α軸輸入電流與上一時刻整流器α軸輸入電流之差，再與整流器預測模型中的電感參數相乘，獲得估算的實際電感參數。 本專利技術的模型自校正方法在不改動硬件結構的情況下，通過增加電感觀測算法，消除了模型參數不匹配對控制系統造成的影響，增強了模型預測控制系統的魯棒性，實現三相PWM整流器在預測模型存在較大誤差情況下的穩定運行。附圖說明圖I為三相電壓型PWM整流器的主電路結構圖；圖2為基于模型預測控制的三相PWM整流器控制結構圖；圖3為電感觀測結構圖；圖4為模型自校正模型預測控制結構原理圖；圖5為電感參數不匹配時電感參數觀測效果圖；圖6為電感參數不匹配時的三相電流實驗波形圖；圖7為模型電感標稱值與電感觀測值曲線圖；圖8為電感參數不匹配時的電流跟蹤實驗波形圖；圖9為電感不匹配時的直流母線電壓波形圖。具體實施方法 下面結合附圖對本專利技術做進一步說明。三相電壓型PWM整流器主電路拓撲結構如圖I所示。圖中，wga、wgb、wg。為交流側三相電壓源；iga、igb、ig。為三相交流側電流為整流橋輸入側三相電壓；"d。為直流側電壓Zg和TPg分別為進線電感及其等效電阻K為直流濾波電容；0為電網中點；八為負載電流，直流側負載由電阻慫等效表示。三相VSR的數學模型可通過坐標變換轉換到兩相靜止坐標系中，表示為叫4 i ^ 0 ^ +卜]⑴—vJ ^ ο W _ dr. 式中:usa、us t分別為Ct、β軸電網電壓；iga、ige、wea、wee分別為整流器a、β軸輸入電流和輸入電壓。對式⑴進行離散化，可得 Mk+r>i—h k㈦為㈣J L‘⑷J⑵定義價值函數如下式所示權利要求1.一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法，其特征在于包括以下步驟(I)、檢測三相電壓型PWM整流器系統三相電網電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測到的三相電網電壓和三相輸入電流經過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流采樣值；(3)、將三相電網電壓信號經過軟件鎖相環得到電網電壓位置角；(4)、將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實際值做差，經過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為O，以電壓位置角度為變換角對d、q軸電流參考值進行反Park變換，得到兩相靜止坐標系下的電流參考值；(5)、將上一時刻整流器α軸輸入電流、當前時刻整流器α軸輸入電流、電感參數以及根據三相電壓型PWM整流器預測模型獲得整流器α軸預測電流做為電感觀測算法的輸入，獲得估算的實際電感參數；(6)、采用估算的實際電感參數修正三相電壓型PWM整流器預測模型和電感觀測算法中的電感參數，將修正參數后的三相電壓型PWM整流器模型作為預測模型；(7)、將步驟(4)中計算得到的兩相靜止坐標系下的電流參考值、步驟(2)中計算得到的兩相靜止坐標系下的電網電壓和電流采樣值，以及各開關組合作用下整流器在兩相靜止坐標系下的輸入電壓作為預測模型的輸入；(8)、通過預測模型預測各電壓矢量作用下的預測電流，選擇使電流給定值與電流預測值之差的絕對值最小的電壓矢量為最優電壓矢量，并保存該矢量對應的α軸預測電流值；(9)、用步驟(8)得到的最優電壓矢量對應的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。2.根據權利要求I所述的三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法，其特征在于所述步驟(5)中的電感觀測算法的工作過程為將整流器α軸預測電流與本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種三相電壓型PWM整流器模型自校正預測控制方法，其特征在于包括以下步驟：(1)、檢測三相電壓型PWM整流器系統三相電網電壓、三相輸入電流和直流母線電壓；(2)、將檢測到的三相電網電壓和三相輸入電流經過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標系下的電網電壓和輸入電流采樣值；(3)、將三相電網電壓信號經過軟件鎖相環得到電網電壓位置角；(4)、將直流母線電壓參考值與步驟(1)得到的直流母線電壓實際值做差，經過PI控制器得到同步旋轉坐標系下d軸電流參考值，設q軸電流參考值為0，以電壓位置角度為變換角對d、q軸電流參考值進行反Park變換，得到兩相靜止坐標系下的電流參考值；(5)、將上一時刻整流器α軸輸入電流、當前時刻整流器α軸輸入電流、電感參數以及根據三相電壓型PWM整流器預測模型獲得整流器α軸預測電流做為電感觀測算法的輸入，獲得估算的實際電感參數；(6)、采用估算的實際電感參數修正三相電壓型PWM整流器預測模型和電感觀測算法中的電感參數，將修正參數后的三相電壓型PWM整流器模型作為預測模型；(7)、將步驟(4)中計算得到的兩相靜止坐標系下的電流參考值、步驟(2)中計算得到的兩相靜止坐標系下的電網電壓和電流采樣值，以及各開關組合作用下整流器在兩相靜止坐標系下的輸入電壓作為預測模型的輸入；(8)、通過預測模型預測各電壓矢量作用下的預測電流，選擇使電流給定值與電流預測值之差的絕對值最小的電壓矢量為最優電壓矢量，并保存該矢量對應的α軸預測電流值；(9)、用步驟(8)得到的最優電壓矢量對應的開關位置信號作為控制功率器件的開關信號。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王萌，施艷艷，
申請(專利權)人：河南師范大學，
類型：發明
國別省市：
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