[发明专利]三电平并网逆变器的无参数有限集模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种三电平并网逆变器的无参数有限集模型预测控制方法，该方法所研究的系统包含直流侧电压源，直流侧电容，三电平逆变器电路，三相L滤波器，三相L滤波器的等效电阻和三相电网。该方法不需要知道实际模型参数值，仅通过采样流过三相L滤波器的电流和三相电网的电压，进而用于无参数有限集模型预测控制，提升有限集模型预测控制的参数鲁棒性，同时不增加成本并且简单有效。

技术领域

本发明属于三电平并网逆变器控制技术领域，更具体地说是一种三电平并网逆变器的无参数有限集模型预测控制方法，用于改善逆变器并网电流波形质量，提高有限集模型预测控制在三电平并网逆变器的参数失配下的鲁棒性。

背景技术

近年来，有限集模型预测控制得到了电力电子界的极大关注。有限集模型预测控制的早期实现是用于逆变器的电流控制和转矩控制，现已应用于各种转换器拓扑和电力电子设备。有限集模型预测控制具有快速动态响应、简单包含非线性和约束、多目标优化、低开关频率运行等优点。

尽管具有上述优点，但参数不匹配是有限集模型预测控制的一个关键间题，参数不匹配会使系统的控制性能恶化。现有的研究已经提出了许多参数鲁棒预测控制算法，包括：

1.题为“Robust model predictive current control of three-phase voltagesource PWM rectifier with online disturbance observation”，C.Xia，M.Wang，Z.Song，and T.Liu，IEEE Trans.Ind.Inf，vol.8，no.3，pp.459-471，Aug.2012.(“基于在线干扰观测器的三相电压源PWM整流器鲁棒模型预测电流控制”，《IEEE工业电子会刊》，2012年发表)的文章。文中使用龙伯格观测器来观测参数。并且分析了当电感滤波器参数存在误差时观测器的稳定性。但是该方法是基于连续控制集模型预测设计和使用的。

2.题为“Deadbeat predictive current control of permanent-magnetsynchronous motors with stator current and disturbance observer”，X.Zhang，B.Hou，and Y.Mei，IEEE Trans.Ind.Inf，vol.32，no.5，pp.3818-3834，May 2017.(“带有干扰观测器的永磁同步电动机的定子电流无差拍预测电流控制”，《IEEE工业电子会刊》，2017年发表)的文章。文章提出的滑模观测器有效地抑制了模型扰动。但是滑膜观测器的抖振现象没有解决。

3.题为“Robust predictive control for direct-driven surface-mountedpermanent-magnet synchronous generators without mechanical sensors”，M.Abdelrahem，C.Hackl，Z.Zhang，and R，IEEE Trans.Energy Convers，vol.33，no.1，pp.179-189，Mar.2018.(“无机械传感器的直接驱动式表面安装永磁同步发电机的鲁棒预测控制”，《IEEE能源变换期刊》，2018年发表)的文章。文章提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的模型预测控制，实现了很好的参数在线估计效果，但是算法过于复杂，不利于实际工程实现。

综合以上文献，现有的技术存在以下不足：

1、现有基于观测器参数识别的模型预测控制，观测器的加入，使得本身就复杂的模型预测控制算法更加复杂，不利于实际实现。

2、现有基于观测器参数识别的模型预测控制，观测器的相关参数设计复杂。参数设计的不合适，会导致控制效果不好，更严重的情况下会导致系统不稳定。

3、现有基于观测器参数识别的模型预测控制，在系统实际运行工作点改变的情况下，需要调整观测器的相关参数，这在实际实施时是相当困难的。

发明内容