[发明专利]基于扰动估计的模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于扰动估计的模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法，包括以下步骤：A、构建d‑q旋转坐标系下计及参数误差量的动车组网侧整流器动态特性方程；B、定义扰动量，根据动态特性方程得到d‑q旋转坐标系下计及扰动量的动车组网侧整流器电流预测模型；C、将电流、扰动量作为状态变量，得到扰动估计器的状态空间模型，构建扰动估计器；D、将扰动量估计值代入步骤B中的电流预测模型得到电流预测值，将得到的电流预测值代入代价函数获得下一采样周期控制电压；E、将控制电压经过坐标变换得到α‑β坐标系分量，通过正弦脉宽调制输出控制脉冲，完成高铁低频振荡抑制；本发明提高了控制系统的抗干扰能力和鲁棒性能，电压变化量在周期内浮动最小，对参数变化不敏感。

技术领域

本发明涉及动车组网侧整流器控制方法，具体涉及一种基于扰动估计的模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法。

背景技术

随着高速铁路的迅速发展，新型“交-直-交”电力机车因其功率因数高、功率大、牵引力大等优势在电气化铁路系统中取得了广泛应用；传统的“交-直-交”机车的控制方法主要分为两类，间接电流控制和直流电流控制；间接电流控制以“相幅控制”为代表，直接电流控制包括滞环电流控制、预测电流控制和瞬态电流控制等；瞬态直接电流控制是目前电力机车和高速动车组中采用较多的控制策略；传统的线性控制方法的控制效果已经很难得到提升，因此将非线性控制方法，如预测控制、无源控制等引入变流器的控制是有必要的；其中预测控制是在复杂的生产实际过程伴随提出的控制算法，因其良好的鲁棒性和良好的复杂系统控制性能而被广泛应用；目前常用的模型预测控制有预测电流控制、预测直接功率控制等，只是考虑通过预测模型得到预测电流来追踪设置值来提高控制效果，但并未考虑模型参数实际被控制对象的参数并不能完全匹配的问题。

发明内容

本发明提供一种可提高模型预测控制的鲁棒性的基于扰动估计的模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于扰动估计的模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法，包括以下步骤：

A、构建d-q旋转坐标系下计及参数误差量的动车组网侧整流器动态特性方程；

B、定义扰动量，根据步骤A得到的动态特性方程得到d-q旋转坐标系下计及扰动量的动车组网侧整流器电流预测模型，得到电流预测值；

C、将电流、扰动量作为状态变量，得到扰动估计器的状态空间模型，构建扰动估计器，得到扰动量估计值；

D、将扰动量估计值代入步骤B中的电流预测模型得到电流预测值，将得到电流预测值代入代价函数获得下一采样周期控制电压；

E、将步骤D得到的下一采样周期控制电压经过坐标变换得到α-β坐标系分量，通过正弦脉宽调制输出控制脉冲，完成高铁低频振荡抑制。

进一步的，所述步骤A中所述计及参数误差量的动车组网侧整流器动态特性方程如下：

定义电阻额定参数R_NO、电感额定参数L_NO、电阻实际参数与额定参数误差量ΔR_N和电感实际参数与额定参数误差量ΔR_N，得：

式中：R_N电阻实际参数，L_N为电感实际参数；

根据交流侧基尔霍尔电压定律方程，得到d-q旋转坐标系下计及参数误差量的动车组网侧整流器动态特性方程：