[发明专利]基于优化平均开关位置序列的模型预测脉冲模式控制

说明书

一种用于控制电气转换器系统(10)的方法，该方法包括：确定在未来采样时刻范围内的开关信号(u*_abc)和电气转换器系统(10)的至少一个电量的参考轨迹(Y*_αβ)，其中开关信号(u*_abc)和参考轨迹(Y*_αβ)从经优化的脉冲模式(A*，U*)表确定，开关信号(u*_abc)包括电气转换器系统(10)的电气转换器的输出电平之间的开关转变，并且参考轨迹(Y*_αβ)指示转换器系统(10)的至少一个电量的期望的未来轨迹；从范围内的开关信号(u*_abc)生成平均开关位置(V*_abc)序列，其中开关信号(ua*_bc)被划分为采样区间，平均开关位置(V*_abc)序列包括每个采样区间的平均开关位置(V*_abc)，平均开关位置通过对采样区间中的开关时刻和输出电平定义的开关信号(u*_abc)进行平均来确定；通过基于平均开关位置(V*_abc)的序列优化成本函数(J)来确定具有经优化的平均开关位置(V*_abc)的经优化的平均开关位置(V_abc)序列，该成本函数(J)包括具有参考轨迹(Y*_αβ)和经预测的轨迹的差的误差项，其中经预测的轨迹在范围内从转换器系统的模型确定，转换器系统的经修改的平均开关位置序列和测量结果被输入到模型中；通过移动开关信号(u*_abc)中的开关转变来确定当前采样区间的优化开关信号(u_abc)，使得在当前采样区间中，具有经修改的开关转变的开关信号(u_abc)的平均值等于经优化的平均开关位置(v_abc)；以及将当前采样区间的优化开关信号(u_abc)的至少下一开关转变施加到电气转换器系统(10)。

技术领域

本发明涉及电气转换器的控制领域。特别地，本发明涉及一种用于控制电气转换器系统的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制器。附加地，本发明涉及一种电气转换器系统。

背景技术

几年前，能够引入了MP³C(模型预测脉冲模式控制)来控制电气转换器。通过MP³C，可以在线修改离线经优化的脉冲模式，以在闭环中对其进行控制，从而更好地达到控制目标。

例如，EP 2 469 692A1描述了这样一种方法，其中修改(或移动)从经优化的脉冲模式生成的开关时刻以减少通量误差。

MP³C的概念通常仅限于控制系统，其动力学可以由一阶微分方程来描述。例如，当控制并网转换器的虚拟转换器磁通向量或控制电机的定子磁通向量时，就会出现一阶动态系统。

由于LC滤波器在正交坐标系的每个轴上增加了两个以上的状态变量，所以当向转换器系统添加LC滤波器时，可能会出现三阶系统。

在LC滤波器存在的情况下，可以采用标准MP³C，并且可以控制虚拟滤波器数量，而非控制电网或机器数量。具体地，可以控制虚拟转换器磁通向量。如此，可以控制通过LC滤波器的电感器的电流，而非电网电流或机器的定子电流。结果，要控制系统为一阶系统并且可以使用标准MP³C。

然而，这种类型的控制的闭环行为可能很慢。更为重要的是，电路中阻尼不佳的谐振峰可能会导致LC滤波器和/或存在长电缆时发生振荡。在没有被动阻尼的情况下，可能需要主动阻尼方法来避免大振荡。这些可能需要添加主动阻尼控制回路。

WO 2016/134874 A1涉及经优化的脉冲模式的开关时刻的时移。时移是利用模型预测控制完成的，其中基于通量误差的目标函数被最小化。