[发明专利]基于重复预测电流控制的单相三电平整流器控制方法

权利要求书

1.一种基于重复预测电流控制的单相三电平整流器控制方法，其特征在于：包括：

S1：定义理想开关函数，将单相三电平整流器电路等效为开关等效电路图，采用基尔霍夫电压定律和电流定律对开关等效电路图进行分析，从而建立单相三电平整流器数学模型；

S2：搭建电压电流双闭环控制系统，在电压外环采用常规PI控制，在电流内环采用无差拍控制构成无差拍电流内环，以系统采样周期对单相三电平整流器数学模型中的交流电流状态方程进行离散化获得无差拍离散数学模型；

S3：在传统双闭环控制系统的基础上，在电流内环加入重复控制策略，通过改进重复控制内模推导出电流内环传递函数，通过加入权重因子对电流内环传递函数进行改进获得改进重复控制策略；

S4:将改进重复控制策略嵌入S2中的无差拍电流内环中构成完整的重复预测控制策略，从而实现对传统单相三电平整流器控制策略的优化；

对建立的单相三电平整流器数学模型的交流电流状态方程以系统采样周期T_s进行离散得到无差拍离散数学模型如下

令

对输入量电压取平均值，整理得到无差拍离散表达式

其中I_s(k)为k时刻网侧交流电流值，I_s(k+1)为(k+1)时刻网侧交流电流值，U_s(k)为k时刻网侧电压值，U_in(k)为k时刻整流器输入端电压值，R_s、L分别为网侧等效电阻和等效电感，为k时刻整流器输入端电压平均值，为k时刻网侧电压平均值；

忽略电阻R_s，再将式(5)向前预测两拍获得

式中，为(k+1)时刻整流器输入端电压预测值，为k时刻整流器输入端电压预测值，为(k+1)时刻网侧电压平均预测值，为k时刻网侧电压平均预测值，为(k+2)时刻网侧电流给定值；

设改进重复控制内模为

其中Q为小于1的常数或具有低通性质的函数；

结合重复控制电流环框图，可知被控对象P(z)＝z^-1，延时一拍，因此设置G_f(z)＝z，由于G_f(z)与G_r(z)乘积为1，则超前相位补偿函数G_r(z)＝z^-1，k_r为超前相位补偿系数，

式中，为k时刻网侧电流预测值；

根据式(8)写出内环传递函数为

加入权重因子r，则传递函数变为

将改进重复控制策略嵌入无差拍电流环，得到完整的重复预测控制策略求得I_s(k)对于的传递函数为：

式中，为(k+1)时刻网侧电流预测值；

根据式(11)得到完整的基于无差拍的重复预测控制电流环传递函数为：

根据需求选取k_r和r的取值。