一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，在所提出的预测方案基础上，通过测量反馈逆变器三相输出电流的离散时间平均值分别与三相参考电流进行比较，再结合当前时刻的调制信号直接预测下一时刻的正弦调制信号给调制器，产生控制功率开关开通和关断的脉冲使得逆变器输出电流达到控制目标，实现了固定的开关频率，且由于不需评估价值函数，其运算量相较传统模型预测控制大大降低，节省了成本。此外，保留了传统模型预测控制易于数字实现、动态响应快、跟踪性能好的优点，可用于控制独立负载时的逆变器输出电流、并网时的并网电流、电机驱动领域的电机电流控制等。

A current predictive control method for inverter based on discrete average model

The invention discloses a predictive control method of inverter current discrete model based on average, in the proposed prediction scheme based on discrete time measurement, through the inverter output current feedback respectively compared with the reference current phase, combined with the current moment modulation signal directly predict sinusoidal modulation signal of next time to the modulator, control power switch turn-on and turn off pulse makes the output current of the inverter to achieve control objectives, achieve a fixed switching frequency, and because no assessment of the value function, compared with the traditional model predictive control can greatly reduce the calculation quantity and cost savings. In addition, it keeps the advantages of traditional model predictive control, such as digital control, fast dynamic response and good tracking performance. It can be used to control output current of independent inverter, grid connected current when connected to grid, and motor current control in motor drive field.

【技术实现步骤摘要】
一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法
本专利技术涉及电力电子变流
，具体涉及一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法。
技术介绍
逆变器输出电流的控制策略，尤其是并网应用时的电流控制是电力电子领域一直研究的课题，相继有多种控制策略提出，例如比例-积分(Proportional-integral，PI)控制、无差拍控制、滑模控制(Slidingmodecontrol，SMC)、模型预测控制(Modelpredictivecontrol，MPC)等。PI控制由于易于数字实现、与控制对象参数无关，目前是工业生产中的常用技术。后三种控制策略基于输出电路模型，对给定电流的跟踪性能好、动态响应速度快，是近年来学者们研究较多的控制策略，特别是MPC，由于其相比于无差拍控制和SMC更易于实现，这一控制策略已被用于传统两电平逆变器、多电平逆变器、直流-直流变换器及交流-直流变换器等。传统的PI控制对调节器参数的依懒性较高，参数设计时折中考虑跟踪的快速性和系统稳定性。有研究在PI调节器中并入积分环节以提高系统的快速性，但需额外的控制器设计。此外，PI参数的控制性能有一定的带宽要求，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述逆变器电流预测控制方法包括：三相逆变器输出为独立负载；测量第k个控制周期逆变器三相输出电流Io[k]；结合第k个控制周期逆变器的三相调制信号Vmk以及三相参考电流I

【技术特征摘要】
1.一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述逆变器电流预测控制方法包括：三相逆变器输出为独立负载；测量第k个控制周期逆变器三相输出电流Io[k]；结合第k个控制周期逆变器的三相调制信号Vmk以及三相参考电流I*o[k]，根据电流预测推导公式预测下一个第k+1个控制周期满足控制需求的三相调制信号Vmk1；预测推导公式为公式一：其中，Ts表示逆变器电流预测控制周期，RL与LL分别为负载电阻和负载电感，下标k表示第k个控制周期，VPN为直流母线电压；及根据得到的调制波Vmk1进而通过控制调制模式产生逆变器功率开关S1、S2、S3、S4、S5和S6的开通和关断脉冲，以使逆变器输出电流与控制目标一致。2.根据权利要求1所述的一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述逆变器电流预测控制方法还包括：三相逆变器输出为交流电网时；测量第k个控制周期逆变器三相输出电流Io[k]和三相输出电压Vg[k]；结合第k个控制周期逆变器的三相调制信号Vmk以及三相参考电流I*o[k]，根据电流预测推导公式预测下一个第k+1个控制周期满足控制需求的三相调制信号Vmk1；预测推导公式为公式二：其中，Ts表示逆变器电流预测控制周期，Lg和Rg分别表示并网滤波电感及其内阻，下标k表示第k个控制周期，Vg[k]为第k个控制周期三相电网电压，VPN为直流母线电压；及根据得到的调制波Vmk1进而通过控制调制模式产生逆变器功率开关S1、S2、S3、S4、S5和S6的开通和关断脉冲，以使逆变器输出电流与控制目标一致。3.根据权利要求1或2所述的一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述控制调制模式包括：对比调制波Vmk1与三角载波的大小，当调制波Vmk1比三角载波大时，逆变器工作在有效矢量状态，输出电压与功率；当调制波Vmk1比三角载波小时，逆变器则将工作于零矢量状态，不对外贡献电压与功率。4.根据权利要求1或2所述的一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述三相逆变器的三相输出电压ua、ub和uc与三相输出电流ioa、iob和ioc分别用输出电压向量Uo与输出电流向量Io表示为公式三：其中，Um和Iom分别为逆变器输出电压和输出电流基波分量的幅值，ω为基波的角频率，为功率因数角。5.根据权利要4所述的一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述三相逆变器的三相调制信号vma，vmb和vmc用向量Vm表达为公式四：其中，M＝2Um/VPN为调制指数，ω为基波的角频率，Um为逆变器输出电压的幅值，VPN为直流母线电压。6.根据权利要求1所述的一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述预测推导公式的公式一由三相逆变器负载电流在第k+2个控制周期的离散时间平均值表达式在公式十条件下推导得出，其中，三相逆变器负载电流在第k+2个控制周期的离散时间平均值表达式为公式九：其中，Ts表示逆变器电流预测控制周期，RL与LL分别为负载电阻和负载电感，下标k表示第k个控制周期，Vmk和Vmk1分别为第k与k+1个控制周期的逆变器的三相调制信号，Io[k]和Io[k+1]分别为第k与k+1个控制周期逆变器三相输出电流，VPN为直流母线电压。7.根据权利要求6所述的一种基于离散平均模型的逆变器电流预测控制方法，其特征在于，所述三相逆变器负载电流在第k+2个控制周期的离散时间平均值表达式公式九由三相逆变器负载电流的离散导数表达式和通过欧拉法则获得的三相逆变器负载电流的离散导数表达式推导得出，其中，三相逆变器负载电流的离散导数表达式为公式七：其中，Ts表示逆变器电流预测控制周期，RL与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钰山，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11