本发明专利技术公开了一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法。本发明专利技术的技术方案要点为：一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法，该方法在控制对象模型参数不匹配时，通过观测实际模型参数并实时对预测模型进行修正，进而获得最优的电压矢量，用得到的最优电压矢量对应的开关位置信号作为控制功率器件的开关信号。本发明专利技术的模型自校正方法在不改动硬件结构的情况下，通过增加电感观测算法，消除了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，实现三相PWM整流器在预测模型存在较大误差情况下的稳定运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三相电压型PWM整流器的控制方法，属于电力电子功率变换装置控制领域，特别涉及一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法。
技术介绍
随着微处理器技术的迅速发展和相关研究的深入，模型预测控制(MPC)在电力电子及电机驱动中的应用体现出巨大的潜力和优势。由于MPC算法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。在电力电子功率电路中常含有电阻、电感、电容等器件，温度的变化、磁路的饱和程度、电缆过载和其他环境条件变化均会使电路中的电阻、电感等器件参数发生改变。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MPC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Luenberger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。有学者采用积分滑模控制策略消除了模型预测结果与实际闭环系统的误差，提高了 MPC控制系统的鲁棒性。针对MPC控制系统预测模型不匹配产生的扰动，有学者采用扩张状态观测器估计实际扰动并通过前馈补偿，获得了较好的控制效果。有学者针对三相逆变器提出了一种自适应鲁棒MPC控制算法，通过估计电感的等效电阻值，增强了 MPC控制系统的鲁棒性。由于MPC控制过程采用循环寻优，直接输出的不定频方式，其采样频率较高，运行性能受系统延迟影响较为明显。以上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，大大增加了程序的运算时间，进而影响控制效果。因此，有必要设计一种新型MPC控制方法，在较短的采样周期内可实时对模型参数不匹配问题进行修正，提高系统的鲁棒性。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法，该方法在对象模型参数不匹配时，通过观测实际模型参数并实时对预测模型进行修正，进而获得最优的电压矢量，保证系统的控制品质，算法运算量小、结构简单、易于实现，可有效提高系统运行的鲁棒性。本专利技术的技术方案为一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电压型PWM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采样值；(3)、将三相电网电压信号经过软件锁相环得到电网电压位置角；(4)、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0，以电压位置角度为变换角对d、q轴电流参考值进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电流参考值；(5)、将上一时刻整流器α轴输入电流、当前时刻整流器α轴输入电流、电感参数以及根据三相电压型PWM整流器预测模型获得整流器α轴预测电流做为电感观测算法的输入，获得估算的实际电感参数；(6)、采用估算的实际电感参数修正三相电压型PWM整流器预测模型和电感观测算法中的电感参数，将修正参数后的三相电压型PWM整流器模型作为预测模型；(7)、将步骤(4)中计算得到的两相静止坐标系下的电流参考值、步骤(2)中计算得到的两相静止坐标系下的电网电压和电流采样值，以及各开关组合作用下整流器在两相静止坐标系下的输入电压作为预测模型的输入；(8)、通过预测模型预测各电压矢量作用下的预测电流，选择使电流给定值与电流预测值之差的绝对值最小的电压矢量为最优电压矢量，并保存该矢量对应的α轴预测电流值；(9)、用步骤(8)得到的最优电压矢量对应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(5)中所述的电感观测算法的工作过程为将整流器α轴预测电流与上一时刻整流器α轴输入电流做差后，除以该时刻整流器α轴输入电流与上一时刻整流器α轴输入电流之差，再与整流器预测模型中的电感参数相乘，获得估算的实际电感参数。 本专利技术的模型自校正方法在不改动硬件结构的情况下，通过增加电感观测算法，消除了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，实现三相PWM整流器在预测模型存在较大误差情况下的稳定运行。附图说明图I为三相电压型PWM整流器的主电路结构图；图2为基于模型预测控制的三相PWM整流器控制结构图；图3为电感观测结构图；图4为模型自校正模型预测控制结构原理图；图5为电感参数不匹配时电感参数观测效果图；图6为电感参数不匹配时的三相电流实验波形图；图7为模型电感标称值与电感观测值曲线图；图8为电感参数不匹配时的电流跟踪实验波形图；图9为电感不匹配时的直流母线电压波形图。具体实施方法 下面结合附图对本专利技术做进一步说明。三相电压型PWM整流器主电路拓扑结构如图I所示。图中，wga、wgb、wg。为交流侧三相电压源；iga、igb、ig。为三相交流侧电流为整流桥输入侧三相电压；"d。为直流侧电压Zg和TPg分别为进线电感及其等效电阻K为直流滤波电容；0为电网中点；八为负载电流，直流侧负载由电阻怂等效表示。三相VSR的数学模型可通过坐标变换转换到两相静止坐标系中，表示为叫4 i ^ 0 ^ +卜]⑴—vJ ^ ο W _ dr. 式中:usa、us t分别为Ct、β轴电网电压；iga、ige、wea、wee分别为整流器a、β轴输入电流和输入电压。对式⑴进行离散化，可得 Mk+r>i—h k㈦為㈣J L‘⑷J⑵定义价值函数如下式所示权利要求1.一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法，其特征在于包括以下步骤(I)、检测三相电压型PWM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采样值；(3)、将三相电网电压信号经过软件锁相环得到电网电压位置角；(4)、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，以电压位置角度为变换角对d、q轴电流参考值进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电流参考值；(5)、将上一时刻整流器α轴输入电流、当前时刻整流器α轴输入电流、电感参数以及根据三相电压型PWM整流器预测模型获得整流器α轴预测电流做为电感观测算法的输入，获得估算的实际电感参数；(6)、采用估算的实际电感参数修正三相电压型PWM整流器预测模型和电感观测算法中的电感参数，将修正参数后的三相电压型PWM整流器模型作为预测模型；(7)、将步骤(4)中计算得到的两相静止坐标系下的电流参考值、步骤(2)中计算得到的两相静止坐标系下的电网电压和电流采样值，以及各开关组合作用下整流器在两相静止坐标系下的输入电压作为预测模型的输入；(8)、通过预测模型预测各电压矢量作用下的预测电流，选择使电流给定值与电流预测值之差的绝对值最小的电压矢量为最优电压矢量，并保存该矢量对应的α轴预测电流值；(9)、用步骤(8)得到的最优电压矢量对应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所述的三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法，其特征在于所述步骤(5)中的电感观测算法的工作过程为将整流器α轴预测电流与本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、检测三相电压型PWM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采样值；(3)、将三相电网电压信号经过软件锁相环得到电网电压位置角；(4)、将直流母线电压参考值与步骤(1)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0，以电压位置角度为变换角对d、q轴电流参考值进行反Park变换，得到两相静止坐标系下的电流参考值；(5)、将上一时刻整流器α轴输入电流、当前时刻整流器α轴输入电流、电感参数以及根据三相电压型PWM整流器预测模型获得整流器α轴预测电流做为电感观测算法的输入，获得估算的实际电感参数；(6)、采用估算的实际电感参数修正三相电压型PWM整流器预测模型和电感观测算法中的电感参数，将修正参数后的三相电压型PWM整流器模型作为预测模型；(7)、将步骤(4)中计算得到的两相静止坐标系下的电流参考值、步骤(2)中计算得到的两相静止坐标系下的电网电压和电流采样值，以及各开关组合作用下整流器在两相静止坐标系下的输入电压作为预测模型的输入；(8)、通过预测模型预测各电压矢量作用下的预测电流，选择使电流给定值与电流预测值之差的绝对值最小的电压矢量为最优电压矢量，并保存该矢量对应的α轴预测电流值；(9)、用步骤(8)得到的最优电压矢量对应的开关位置信号作为控制功率器件的开关信号。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，施艳艳，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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