一种固定开关频率的模型预测控制算法制造技术

本发明专利技术提出了一种不使用调制器的具有固定开关频率的有限集模型预测控制(FCS‑MPC‑FSF)算法。该方法通过坐标变换构建α‑β坐标下变换器输出电流的预测模型，控制器通过对开关管换向次数施加严格约束并修正。保证控制器在半个开关周期的范围内有固定的换向次数，以获得恒定的开关频率，从而解决传统模型预测控制在每个控制周期因经过系统的七次比较，选择出一个价值函数最小的对应电压矢量，导致系统开关频率不固定的问题，在保留FCS‑MPC算法优势的同时采用两步预测对延时进行补偿，改善系统的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种固定开关频率的模型预测控制算法
本专利技术专利涉及电力电子变流器控制领域，具体是一种先进的控制算法克服传统PI控制器的缺点应用于变流器电流环里。
技术介绍
控制策略是电力电子变换器的核心，很多学者对其控制策略进行了广泛研究。其中，模型预测控制作为近年来发展起来的新型计算机控制算法，对比传统PI算法响应速度慢、电流跟踪不精确等问题，这种控制策略不需要脉宽调制部分、结构简单、控制灵活且动态性能良好。目前有的学者将模型预测控制算法应用于变换器的电流环中，提高系统的动态响应性能，但是存在开关频率不固定给控制系统带来较宽的电压和电流谐波频谱，共振以及不良的稳态行为等问题。有的学者通过预测电流逆过程计算得出参考电压值，并根据参考电压所在的扇区判断最优电压矢量，此方法与传统的FCS-MPC算法相比可有效简化计算过程，但电流控制实时性降低，功率波动较大。还有的学者提出将SVPWM调制与模型预测相结合，固定了开关频率，提升了稳态性能，但是增加系统运算的复杂性。基于此，本专利技术提出了一种不使用调制器的具有固定开关频率的有限集模型预测控制(FCS-MP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种先进的控制算法克服传统PI控制器的缺点应用于变流器电流环里，其特征在于，根据控制变流器对象建立起其数学模型；对在一个控制周期选择出来的最优开关量进行换向分析，并加入两步预测延时补偿算法进行补偿输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种先进的控制算法克服传统PI控制器的缺点应用于变流器电流环里，其特征在于，根据控制变流器对象建立起其数学模型；对在一个控制周期选择出来的最优开关量进行换向分析，并加入两步预测延时补偿算法进行补偿输出。


2.根据权利要求1所述的数学模型，其特征在于，对建立起的数学模型进行离散化，假定系统采样周期T_s足够小，采用向前欧拉公式对电流进行离散。


3.根据权利要求1所述的加入两步预测延时补偿算法，其特征在于，在k时刻预测k+1时刻电流值，然后，将该电流值作为所有开关状态预测的开始，对k+2时刻的电流进行预测，选出使价值函数最小的开关状态应用，在tk时刻开始预测tk+2时刻的电流。


4.根据权利要求2-3所述，其特征在于，对被控对象进行七次计算比较选出最优开关量。


5.根据权利要求1和要求4，其特征在于，对选择的最有开关量进行换向分析。在半个开关周期的范围内系统的每一个采样周期都会选出一个最优的电压矢量对应的开关量(0或1)，当相邻的两个采样周期的开关量不同的时候，切换次数就自加一。如果能测...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋飞，许天，史泓，袁嫚嫚，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34