[发明专利]一种三相电压型PWM整流器自适应连续变结构预测控制方法

说明书

本发明公开了一种基于三相电压型PWM整流器自适应连续变结构预测控制方法，采用双闭环控制，根据三相电压型PWM整流器系统的实际电信号，得到两相旋转坐标系下及亮相静止坐标系下的电网电流值，将这两个电流值输入预测模型，得到轴电压参考值和轴电压参考值；然后电压矢量空间分为7个区域，并确定电压矢量参考值所在的区域，根据上述电压参考值选择最优输出电压矢量，并将各矢量作用时间输入到调制器，将调制器输出的开关位置信号作为控制功率器件的开关信号。本发明加快了到达阶段的趋近速度，抑制了变结构控制系统的输出抖振，较传统的指数趋近律大大减小了系统输出抖振，改善了系统的启动响应、动态响应，提高了整流器的运行品质。

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换装置控制领域，具体设计一种三相电压型PWM整流器自适应连续变结构预测控制方法。

背景技术

三相PWM整流器具有能量双向流动、网测功率因数高、谐波畸变率低以及直流母线电压可调等优点，已成为现代电力电子领域研究的热点之一，并广泛应用在风力发电、光伏发电、有源电力滤波等应用领域。各种控制策略，如PI控制、滞环控制、无差拍控制等控制理论被应用到PWM整流器的控制中，但由于电压型PWM整流器本身具有多变量、非线性、强耦合的特点，使得诸如PI等线性控制易受外部扰动、系统参数变化等的影响，会降低系统的动静态性能。

模型预测控制具有控制效果好、鲁棒性强等优点，可有效地克服过程的不确定性、非线性。变结构控制是一类特殊的非线性控制，此种控制策略不同于其他控制之处在于系统的结构不固定，而是可以在动态过程中，根据系统当前的状态有目的不断地变化，迫使系统按照预定滑动模态的状态轨迹运动。由于变结构控制系统算法简单，响应速度快，对外界噪声干扰和参数摄动具有鲁棒性，变结构控制作为非线性控制的重要方法近年来得到了广泛深入的研究。但变结构控制中存在非连续的开关控制，使得抖振成为了变结构控制中固有的特性，影响了系统的控制性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三相电压型PWM整流器自适应连续变结构预测控制方法，能够有效地加快到达阶段的趋近速度，抑制了变结构控制系统的输出抖振。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三相电压型PWM整流器自适应连续变结构预测控制方法，采用双闭环控制，其中电流内环采用模型预测控制，电压外环采用基于自适应连续函数构造的趋近律变结构控制，依次包括以下步骤：

(1)采集三相电压型PWM整流器系统的三相电网电压u_a、u_b、u_c，三相输入电流i_a、i_b、i_c及直流母线实际电压值U_dc；

(2)将采集到的三相电网电压u_a、u_b、u_c和三相输入电流i_a、i_b、i_c经过3/2坐标变换，得到两相静止坐标系下的电网电压u_α、u_β和输入电流i_α、i_β，将两相静止坐标系下的电网电压信号经过软件锁相环，得到电网电压位置角θ；

(3)将直流母线电压参考值与步骤(1)得到的直流母线电压实际值U_dc作差，经过自适应连续变结构控制，得到同步旋转坐标系下的d轴电流参考值设q轴电流参考值为0，再经由(2)得到的电网电压位置角θ进行Park反变换，得到两相静止坐标系下的α轴电流参考值和β轴电流参考值其中，下标α、β、d、q和dc均为区分作用，并非变量；

(4)将步骤(2)得到的两相静止坐标系下的电网电压u_α、u_β和输入电流i_α、i_β，以及步骤(3)得到的两相静止坐标系下的α轴电流参考值和β轴电流参考值输入预测模型，得到α轴电压参考值和β轴电压参考值