[发明专利]一种基于模型预测控制的换相失败控制方法

权利要求书

1.一种基于模型预测控制的换相失败控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、逆变侧换流母线电压波形畸变后，依据最小二乘的方法拟合各次谐波参数，利用Levenberg-Marquardt算法对其求解；

利用最小二乘的方法拟合各次谐波的参数模型如下：

0≤U_ic≤U_icmax

0≤U_is≤U_ismax

0≤U₀≤U_0max

其中，t为当前时刻，i为谐波频次，n为谐波频次上限，ω为基波角速度，U₀为电压中的直流分量，U_ic，U_is为基波及各次谐波余弦、正弦分量幅值，U_0max，U_icmax，U_ismax为设置的各谐波分量幅值的上限值；

步骤2、依据换相时间-电压面积理论，由步骤1得到的各次谐波参数，建立电压波形与触发角及关断角的关联关系模型，用于建立触发角调节量的滚动优化模型，通过优化的方法求解得出当前时刻的触发角；

根据换相时间-电压面积理论，电压波形与触发角α及关断角γ的关联关系模型具体为：

f(α)＝g(γ)

其中：L_c为折算到阀侧的换相电抗；I_d为要传输的直流电流；δ为电压畸变造成的线电压过零点的偏移角度，U_i，为各次谐波的幅值和相角，由步骤1中的拟合的谐波参数计算可得：

触发角调节量的滚动优化模型为：

obj.min[f(α^t-1+Δα^t)-g(γ_obj)]²

s.t.π/2-α^t-1＜Δα^t＜π-γ_min-α^t-1-δ^t-1

其中，其中，α^t-1为t-1时刻的触发信号，Δαt为当前时刻的触发信号改变量，γ_min为最小关断角，γ_obj为关断角目标值，δ^t-1为t-1时刻的线电压过零点的偏移角度；

然后采用全局搜索算法，利用多个起始点找到各自所在盆地的极值点，最终找到最优点Δα^t，则t时刻的触发角优化结果α^t＝α^t-1+Δα^t；

步骤3、测量上一次换相过程关断角的实际值，利用其与关断角目标值的差值对步骤2所得的触发角信号进行加权修正，判断当前时刻是否到达到控制时序的终点，是则将修正后的触发信号作为下次换相最终的触发角输入到直流控制系统，否则到下个采样时刻返回步骤1。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制的换相失败控制方法，其特征在于，在步骤3中，设即将到来的换相过程为第K+1次换相，步骤2中求解得到的触发信号α^t需要通过上次即第K次换相的关断角实测值和目标值的差值Δγ^K进行反馈校正，首先建立步骤2中的电压波形与触发角α及关断角γ的关联关系的线性化模型，通过Δγ^K来求解第K次换相的触发角调节偏差量Δα_cor：

由于对误差进行解析描述困难，故误差预测采用启发式的方法，利用加权的方式对步骤2的触发信号进行修正：

α_cor^t＝α^t+hΔα_cor

其中，h为修正系数，α_cor^t为叠加了修正量的触发信号；

为了避免实施触发信号的时间滞后，导致错过最佳的触发时刻，规定控制时序的终点，控制时序的终点的判断逻辑：

其中，t为当前采样时刻，t_na为自然换相时刻，k为设置的门槛值，表示当前时刻与触发时刻的接近程度；若不等式成立，应按照当前的触发信号α_cor^t立即触发，否则返回步骤1。