[发明专利]一种双PWM变频系统的模型预测功率动态补偿控制方法

权利要求书

1.一种双PWM变频系统的模型预测功率动态补偿控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

对双PWM整流-逆变系统的网侧电压、电流进行派克变换，通过离散时间模型对k+1时刻预测电流进行计算，在k+1时刻电流基础上对k+2时刻电流进行预测，并持续滚动优化；

构造优化的电压扩张状态观测器ESO，结合滚动优化下的预测电流和ESO优化估计原理，通过滚动预测k+2时刻的电流值，得到k+2时刻母线电压的预测值；

在母线电压跟踪估计的基础上，根据双侧瞬时能量平衡原理，建立能量流动平衡方程，预测k+1时刻整流侧瞬时功率值p(k+1)；

采用PI控制与预测补偿控制相结合的方法进行电压调节，由预测的整流侧瞬时功率值p(k+1)与当前时刻的瞬时功率值p(k)之差得到整流侧超前预测的功率补偿量Δp，并进行前馈修正；根据功率补偿量ΔP修正PI控制器功率参考值p_ref，得到修正后的功率参考值

根据模型预测控制的最小代价函数选择开关管最优电压矢量，确定合适的开关状态，以跟踪修正后的参考功率值。

2.根据权利要求1所述的双PWM变频系统的模型预测功率动态补偿控制方法，其特征在于，所述双PWM整流-逆变系统的主电路包括电网电压、网侧电感及电阻、有源前端整流器、母线电容、逆变器和负载；

其中，电网电压的三条线路分别依次串联网侧电感及电阻后，接入电压型PWM整流器，母线电容并联于电压型PWM整流器与逆变器之间，负载并联于逆变器之后。

3.根据权利要求1所述的双PWM变频系统的模型预测功率动态补偿控制方法，其特征在于，所述双PWM整流-逆变系统中三相PWM整流器电路在两相旋转d-q坐标系下的数学模型为：

其中，i_d、i_q分别表示输入电流矢量在两相旋转d-q坐标系下的网侧电流；U_d、U_q分别表示在d-q坐标系下的电网电动势；U_sd、U_sq分别表示电压型PWM整流器在d-q坐标系下的输入电压，L_g表示网侧等效电感，R_g表示等效电阻；ω为电网电压角频率；

将整流器数学模型离散化，计算k+1时刻有功功率与无功功率的步骤如下：

瞬时功率预测值输入信号为两相旋转d-q坐标系下的电网电压U_sd、U_sq与d-q坐标系下的网侧电流i_sd、i_sq，输出信号为k+1时刻整流侧瞬时功率值p(k+1)以及k+1时刻输入无功功率预测值q(k+1)，输出值由下式获得：

式中i_sd、i_sq表示预测输入电流矢量i(k+1)在两相旋转d-q坐标系下的网侧电流，U_sd、U_sq表示派克变换后的电网电压，p(k+1)为k+1时刻整流侧瞬时功率值，q(k+1)为k+1输入无功功率预测值，为预测输入电流矢量的共轭复根，U_s(k+1)为电源线电压。

4.根据权利要求3所述的双PWM变频系统的模型预测功率动态补偿控制方法，其特征在于，在整流侧预测功率补偿量的计算过程中：

所述电压扩张状态观测器ESO的输入信号为k+2时刻滚动预测的电流值与母线电压设定值，输出信号为k+2时刻的母线电压预测值；基于双侧瞬时能量平衡原理的功率计算环节的输入信号为上述k+2时刻的母线电压预测值，输出信号为整流侧超前预测的功率补偿量。