一种PWM整流器控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种PWM整流器控制方法及装置，包括如下步骤：S1.通过预测获取预设个数的控制矢量预测值；S2.对所述控制矢量预测值进行排列组合，得到不同的矢量序列；S3.从所述矢量序列中选择开关次数最少的矢量序列作为PWM整流器的控制序列。具有能够在保证预测周期不变的情况下有效限制系统的开关频率，并能保证系统的动态性能，简单、响应速度快，处理系统约束灵活等优点。

A PWM rectifier control method and device

The invention discloses a PWM rectifier control method and device, which comprises the following steps: S1. Obtaining a preset number of control vector prediction values through prediction; S2. Arranging and combining the control vector prediction values to obtain different vector sequences; S3. Selecting the vector sequence with the least switching times from the vector sequence as the control sequence of the PWM rectifier. It can effectively limit the switching frequency of the system and ensure the dynamic performance of the system without changing the prediction period. It is simple, fast in response and flexible in dealing with system constraints.

【技术实现步骤摘要】
一种PWM整流器控制方法及装置
本专利技术涉及PWM整流器控制
，尤其涉及一种PWM整流器控制方法及装置。
技术介绍
控制直流侧电压，维持直流母线电压的恒定，它的输出作为交流电流(或功率)内环的交流电流(或功率)指令，利用交流电流(或功率)内环快速、及时地调整交流侧的电流，抑制负载扰动影响，使实际交流电流能够快速跟踪交流电流指令，实现单位功率因数控制。在双环控制中，电压外环与电流(或功率)内环在速度上必须进行配合，外环要比内环慢得多。这类控制主要包括电压定向矢量控制(VOC)和直接功率控制(DPC)。如今VOC是PWM整流器控制中应用广泛的控制策略之一，系统的静态性能良好，但动态性能受制于PI调节器，动态性能无法达到很高的指标。传统的DPC无需电流内环整定，故动态响应快速，有较好的鲁棒性且控制结构简单。DPC通过一个幵关矢量表，直接选择合适的矢量对有功、无功实施bang-bang控制。DPC控制效果依赖于矢量表的精确程度，且开关频率不固定，系统稳态性能差，稳态时纹波较大，需要很高的采样频率才能获得较好的稳态性能，对硬件要求较高，同时电流波形也不够正弦，具有较多的高频谐波分量。模型预测控制(modelpredictivecontrol，MPC)最初由学者Richalet和Cutler于1978年首次提出。经过30多年的发展，在复杂工业过程控制领域中取得巨大成功，展现出处理复杂约束优化控制问题时的显著优势。进入21世纪，随着DSP和FPGA技术的发展，及人们对系统控制目标及约束要求的增加，MPC逐步被应用到电力电子和运动控制领域中。2007年，智利学者JoseRodriguez利用电力电子变换器存在包含有限种开关状态的固有特性，提出变流器的有限控制集模型预测控制(finitecontrolsetmodelpredictivecontrol，FCS-MPC)方案，将完整的MPC方案引入变流器控制中，控制系统包含模型预测、滚动优化两个部分，其结构简单、动态响应迅速、处理系统约束灵活且无需PWM调制器和相关参数设计。该方案中，预测和优化模式是对最优控制的修正，建模方便；采用滚动优化策略，使模型失配、畸变、干扰等引起的不确定性及时得到弥补，提高了抗扰性和适应性；但是由于无固定开关频率且开关频率较高，使其在大功率PWM整流器方面难以得到工程化应用。专利申请号为201610983876.1，名称为《一种基于磁链矢量的永磁同步电机转矩控制策略》是本申请的
技术介绍
文件，该文件为了减低开关频率减少损耗，通过计算并使用另价值函数最小时各备选电压矢量最佳占空比，实现基于磁链矢量的转矩控制策略，但是，由于其每个预测周期还是会更新开关组合，采用该方法对开关频率的降低非常有限。现有技术中存在的缺陷主要包括：1、每次计算都输出一个最优开关组合，当预测周期较小时，就会导致开关频率过高；2、采用加长预测周期的方法能降低开关频率，但是当预测周期加长后，会引起谐波的增加，从而影响系统的控制性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能够在保证预测周期不变的情况下有效限制系统的开关频率，并能保证系统的动态性能，简单、响应速度快，处理系统约束灵活的PWM整流器控制方法及装置。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种PWM整流器控制方法，包括如下步骤：S1.通过预测获取预设个数的控制矢量预测值；S2.对所述控制矢量预测值进行排列组合，得到不同的矢量序列；S3.从所述矢量序列中选择开关次数最少的矢量序列作为PWM整流器的控制序列。进一步地，所述步骤S1的具体步骤包括：S1.1.通过预设的预测模型，根据前一作用周期的输出和当前作用周期的控制矢量预测值计算得到当前作用周期的输出；S1.2.通过所述预设的预测模型，根据所述当前作用周期的控制矢量预测值和所述当前作用周期的输出，预测下一作用周期的控制矢量可能值；S1.3.从所述控制矢量可能值中选择与预设参考值最接近的值作为下一作用周期的控制矢量预测值。进一步地，步骤S2中对所述控制矢量预测值进行排列组合满足预设的约束条件；所述约束条件至少包括以下中的任意一项：A.在任意一个控制周期内，发生变化的开关数少于等于第一预设值；B.在任意一个作用周期内，发生变化的开关数少于等于第二预设值；C.前一作用周期的最后一个开关状态是下一作用周期的第一个开关状态。进一步地，所述约束条件还包括：D.所述矢量序列中零矢量为所述矢量序列中的起始位置或结束位置。进一步地，所述约束条件还包括：E.对于每一相，按照先导通后关断的原则排列。进一步地，所述约束条件还包括：F.对于每一相，只开关一次。进一步地，所述第一预设值为1，所述第二预设值为3。一种PWM整流器控制装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器上存储的控制程序；所述存储器存储有控制程序，所述控制程序被执行时可实现如上任一项所述的控制方法。一种PWM整流器控制装置，包括预测模块，排序模块和选择模块；所述预测模块用于通过预测获取预设个数的控制矢量预测值；所述排序模块用于对所述控制矢量预测值进行排列组合，得到不同的矢量序列；所述选择模块用于从所述矢量序列中选择开关次数最少的矢量序列作为PWM整流器的控制序列。进一步地，所述预测模块具体用于：通过预设的预测模型，根据前一作用周期的输出和当前作用周期的控制矢量预测值计算得到当前作用周期的输出；通过所述预设的预测模型，根据所述当前作用周期的控制矢量预测值和所述当前作用周期的输出，预测下一作用周期的控制矢量可能值；从所述控制矢量可能值中选择与预设参考值最接近的值作为下一作用周期的控制矢量预测值。进一步地，所述排序模块对所述控制矢量预测值进行排列组合满足预设的约束条件；所述约束条件至少包括以下中的任意一项：A.在任意一个控制周期内，发生变化的开关数少于等于第一预设值；B.在任意一个作用周期内，发生变化的开关数少于等于第二预设值；C.前一作用周期的最后一个开关状态是下一作用周期的第一个开关状态。进一步地，所述约束条件还包括：D.所述矢量序列中零矢量为所述矢量序列中的起始位置或结束位置。进一步地，所述约束条件还包括：E.对于每一相，按照先导通后关断的原则排列。进一步地，所述约束条件还包括：F.对于每一相，只开关一次。进一步地，所述第一预设值为1，所述第二预设值为3。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术通过预设的预测模型计算获得控制矢量预测值，并对控制矢量预测值进行重新排列组合，得到新的矢量序列，再从该矢量序列中选择开关次数最少的矢量序列来控制PWM整流器，从而可以有效降低PWM整流器系统的开关频率。2、本专利技术中，由于在一个作用周期内，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PWM整流器控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1.通过预测获取预设个数的控制矢量预测值；/nS2.对所述控制矢量预测值进行排列组合，得到不同的矢量序列；/nS3.从所述矢量序列中选择开关次数最少的矢量序列作为PWM整流器的控制序列。/n

【技术特征摘要】
1.一种PWM整流器控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.通过预测获取预设个数的控制矢量预测值；
S2.对所述控制矢量预测值进行排列组合，得到不同的矢量序列；
S3.从所述矢量序列中选择开关次数最少的矢量序列作为PWM整流器的控制序列。


2.根据权利要求1所述的PWM整流器控制方法，其特征在于：所述步骤S1的具体步骤包括：
S1.1.通过预设的预测模型，根据前一作用周期的输出和当前作用周期的控制矢量预测值计算得到当前作用周期的输出；
S1.2.通过所述预设的预测模型，根据所述当前作用周期的控制矢量预测值和所述当前作用周期的输出，预测下一作用周期的控制矢量可能值；
S1.3.从所述控制矢量可能值中选择与预设参考值最接近的值作为下一作用周期的控制矢量预测值。


3.根据权利要求1或2所述的PWM整流器控制方法，其特征在于：步骤S2中对所述控制矢量预测值进行排列组合满足预设的约束条件；所述约束条件至少包括以下中的任意一项：
A.在任意一个控制周期内，发生变化的开关数少于等于第一预设值；
B.在任意一个作用周期内，发生变化的开关数少于等于第二预设值；
C.前一作用周期的最后一个开关状态是下一作用周期的第一个开关状态。


4.根据权利要求3所述的PWM整流器控制方法，其特征在于：所述约束条件还包括：
D.所述矢量序列中零矢量为所述矢量序列中的起始位置或结束位置。


5.根据权利要求4所述的PWM整流器控制方法，其特征在于：所述约束条件还包括：
E.对于每一相，按照先导通后关断的原则排列。


6.根据权利要求4所述的PWM整流器控制方法，其特征在于：所述约束条件还包括：
F.对于每一相，只开关一次。


7.根据权利要求3所述的PWM整流器控制方法，其特征在于：所述第一预设值为1，所述第二预设值为3。


8.一种PWM整流器控制装置，其特征在于：包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器上存储的控制程序...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚敬，张少云，佘岳，徐凤星，盛建科，谭宇，戴茜茜，黄禹文，彭韬，江海啸，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43