專利名稱：電壓型pwm整流器定頻式模型預(yù)測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓型PWM整流器的控制方法，屬于電力電子功率變換裝置控制領(lǐng)域，特別涉及一種電壓型PWM整流器定頻式模型預(yù)測控制方法。
背景技術(shù)：
模型預(yù)測控制是一種根據(jù)控制對象模型來預(yù)測其未來響應(yīng)的控制算法。算法中包含一個(gè)根據(jù)控制目標(biāo)進(jìn)行定義的價(jià)值函數(shù)。通過最小化此價(jià)值函數(shù)，算法在每個(gè)采樣周期預(yù)測得到最有效的電壓矢量，并作為下個(gè)采樣周期的作用矢量。由于在每個(gè)采樣周期需要進(jìn)行大量的計(jì)算，模型預(yù)測控制一般應(yīng)用于對系統(tǒng)響應(yīng)速度要求不高的場合。隨著微處理器計(jì)算速度的大幅提升，模型預(yù)測控制策略在電力電子的應(yīng)用中體現(xiàn)出巨大的潛力。
采用傳統(tǒng)不定頻模型預(yù)測控制算法的PWM整流器，其控制系統(tǒng)需要較高的采樣頻率和變化的開關(guān)頻率。較高的采樣頻率要求控制器具有快速的計(jì)算速度，因此將增加控制器負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)成本；變化的開關(guān)頻率不易于電磁干擾濾波器的設(shè)計(jì)，不利于功率器件的安全運(yùn)行，所以在很多商業(yè)應(yīng)用中一般均采用固定開關(guān)頻率控制算法。因此，有必要設(shè)計(jì)一種三相PWM整流器的定頻式模型預(yù)測控制方法，在控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)無需較高的采樣頻率，電流紋波和電流失真較少，保證系統(tǒng)的控制品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有模型預(yù)測控制方法中存在的問題，提供了一種電壓型PWM整流器定頻式模型預(yù)測控制方法，該方法易于抗電磁干擾設(shè)計(jì)，可以有效降低控制系統(tǒng)的采樣頻率，減少電流紋波和電流失真，提高了 PWM整流器的控制效果。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種電壓型PWM整流器定頻式模型預(yù)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(tǒng)三相電網(wǎng)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(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過軟件鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓位置角和電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)角速度，以電壓位置角度為變換角對兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值進(jìn)行Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流；(3)、將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實(shí)際值做差，經(jīng)過PI控制器得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流參考值，設(shè)q軸電流參考值為O ;(4)、將α β平面分為六個(gè)扇區(qū)，根據(jù)電壓位置角度，確定電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個(gè)電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據(jù)開關(guān)表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標(biāo)系下的兩個(gè)電壓矢量和零矢量對應(yīng)的電壓值，將此電壓值經(jīng)過Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對應(yīng)的輸入電壓值；(5)、將步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、步驟(4)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電壓作為電流預(yù)測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(6)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電流值、步驟(3)得到的d、q軸電流參考值、步驟(5)得到的d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的輸入，得到各矢量的作用時(shí)間；(7)、將步驟(6)中的到的各矢量作用時(shí)間輸入到調(diào)制器，將調(diào)制器輸出的開關(guān)位置信號作為控制功率器件的開關(guān)信號。作為進(jìn)一步的實(shí)施方式，步驟￠)中所述矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種電壓型PWM整流器定頻式模型預(yù)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(tǒng)三相電網(wǎng)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(wǎng)電壓和三相輸入電流經(jīng)過3/2變換模塊得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流，將兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓信號經(jīng)過軟件鎖相環(huán)，得到電網(wǎng)電壓位置角和電網(wǎng)電壓角速度，以電壓位置角度為變換角對兩相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值進(jìn)行Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流；(3)、將直流母線電壓參考值與步驟(I)得到的直流母線電壓實(shí)際值做差，經(jīng)過PI控制器得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸電流參考值，設(shè)q軸電流參考值為O; (4)、將α β平面分為六個(gè)扇區(qū)，根據(jù)電壓位置角度，確定電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)，選擇與電網(wǎng)電壓矢量所在扇區(qū)相鄰的兩個(gè)電壓矢量和零矢量作為作用矢量，根據(jù)開關(guān)表和直流母線電壓得到以上選擇的兩相靜止坐標(biāo)系下的兩個(gè)電壓矢量和零矢量對應(yīng)的電壓值，將此電壓值經(jīng)過Park變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對應(yīng)的輸入電壓值；(5)、將步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、步驟(4)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電壓作為電流預(yù)測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率；(6)、采用步驟(2)得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電流值、步驟(3)得到的d、q軸電流參考值、步驟(5)得到的d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的輸入，得到各矢量的作用時(shí)間；(7)、將步驟(6)中的到的各矢量作用時(shí)間輸入到調(diào)制器，將調(diào)制器輸出的開關(guān)位置信號作為控制功率器件的開關(guān)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電壓型PWM整流器定頻式模型預(yù)測控制方法，其特征在于所述步驟出)中矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的表達(dá)式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三相PWM整流器的定頻式模塊預(yù)測控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案要點(diǎn)為三相PWM整流器的定頻式模塊預(yù)測控制方法，選擇與電網(wǎng)電壓位置角相鄰的兩個(gè)電壓矢量和零矢量作為作用矢量，將得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓和輸入電流值、已選擇的兩個(gè)電壓矢量和零矢量在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對應(yīng)的電壓值作為電流預(yù)測模型的輸入，得到d、q軸電流的變化率，并采用兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的輸入電流值、d、q軸電流參考值、d、q軸電流的變化率作為矢量持續(xù)時(shí)間計(jì)算模塊的輸入，得到各矢量的作用時(shí)間，將其輸入到調(diào)制器，并將開關(guān)位置信號作為控制功率器件的開關(guān)信號。本發(fā)明可有效減少系統(tǒng)電流紋波和電流失真，增強(qiáng)了模型預(yù)測控制系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
文檔編號H02M7/219GK102931857SQ20121041586
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者王萌, 施艷艷 申請人:河南師范大學(xué)