一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法技术

本发明专利技术公布了一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，属于电力电子变流控制技术、工业控制领域。该发明专利技术由电压外环控制和电流内环控制两个环节组成。其中，电压外环控制采用数字比例积分(Proportional‑Integral,PI)控制，电流内环控制采用一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法：系统通过目标函数计算作用于这一采样周期的最佳开关组合，然后先后作用上一采样周期和这一采样周期计算所得的最佳开关组合一段时间，尽可能使预测值跟踪参考值。本发明专利技术公布的一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法克服传统有限控制集模型预测控制方法在一个采样周期只能作用一个电压矢量的缺点，提高系统的稳态性能，可以很好地满足电力电子系统的工作要求。

A predictive control method for finite control set model based on double vector action

【技术实现步骤摘要】
一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法
本专利技术涉及电力电子变流和工业控制技术，尤其涉及一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，属于电力电子变流

技术介绍
有限控制集模型预测控制是目前预测控制的研究热点。有限控制集模型预测控制方法具有易于添加非线性约束，不需要调制器，动态响应快等优点。但是传统的有限控制集模型预测控制在一个采样周期内只作用一种开关组合，稳态性能受到限制。如何在一个采样周期内同时作用多种开关组合对提高系统(系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器，在本专利技术当中指的是单相电压型逆变器)的稳态性能起到重要作用。
技术实现思路
针对现有控制策略的不足，本专利技术目的在于提供一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法。该方法采用电压电流双环控制，其中，电压外环控制采用数字比例积分(Proportional-Integral,PI)控制，电流内环控制采用一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法：该系统(系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器，在本专利技术当中指的是单相电压型逆变器)通过目标函数(在有限控制集模型预测控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(S1)列出系统离散化状态方程；(S2)测量系统的状态变量，控制输入变量，被控输出变量和干扰变量；(S3)设计电压外环的数字比例积分(Proportional‑Integral,PI)控制器，对输出电压和参考电压之间的误差进行校正并输出电流内环的参考信号；(S4)计算参考电压矢量值；(S5)定义目标函数，计算当前采样时刻最优的电压矢量；(S6)计算上一采样时刻和当前采样时刻最优电压矢量在当前采样周期需要作用的时间；(S7)将上一采样时刻和当前采样时刻最优电压矢量对应的开关组合按照(S6)计算所得的作用时间作用于电力电子变...

【技术特征摘要】
1.一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(S1)列出系统离散化状态方程；(S2)测量系统的状态变量，控制输入变量，被控输出变量和干扰变量；(S3)设计电压外环的数字比例积分(Proportional-Integral,PI)控制器，对输出电压和参考电压之间的误差进行校正并输出电流内环的参考信号；(S4)计算参考电压矢量值；(S5)定义目标函数，计算当前采样时刻最优的电压矢量；(S6)计算上一采样时刻和当前采样时刻最优电压矢量在当前采样周期需要作用的时间；(S7)将上一采样时刻和当前采样时刻最优电压矢量对应的开关组合按照(S6)计算所得的作用时间作用于电力电子变换器。2.根据权利要求1所述的一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，其特征在于：在(S1)中，设系统的采样周期为T,得系统离散化状态方程：其中x(k+1)是指k+1采样时刻的状态变量值；x(k)是指k采样时刻的状态变量值；u(k)是指k采样时刻的控制输入变量值；d(k)是指k采样时刻的干扰变量值；yc(k)是指k采样时刻的被控输出变量值；A、Bu、Bd和C1分别是各自变量的系数；T是系统的采样周期。3.根据权利要求1所述的一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，其特征在于：在(S2)中，测量系统的状态变量x(k)，控制输入变量u(k)，被控输出变量yc(k)和干扰变量d(k)。4.根据权利要求1所述的一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法，其特征在于：在(S3)中，定义连续比例积分(Proportional-Integral,PI)控制器：其中s表示时域函数通过拉普拉斯变换在s域的一种复数自变量；G(s)表示根据性能指标要求和系统闭环传递函数波特图设计PI控制器的传递函数；Kp表示PI控制器的比例系数；Ki表示PI控制器的积分系数,根据系统闭环传递函数的波特图求出连续PI控制器的参数；得到连续PI控制器后，利用双线性变换法得到数字PI控制器：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜贵平，黎嘉健，刘源俊，雷雁雄，赖娜，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44