[发明专利]一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法

权利要求书

1.一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，包括：

步骤1、根据AFE拓扑结构，将AFE中交流测和直流侧电压、电流通过Clark变换统一到αβ坐标系下，得到连续时间域内的AFE数学模型；

步骤2、将连续时间域内的AFE数学模型改写为离散域，忽略AFE上电力电子器件的开关损耗和通态损耗，构建瞬时功率平衡原理生成在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号计算模型；

步骤3、采用设计动态电压参考信号的方法，结合参考信号计算模型计算在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号。

2.根据权利要求1所述的一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，所述步骤1得到的连续时间域内的AFE数学模型为：

其中，i_s是交流侧电流，v_s是交流侧电压，v_afe是直流侧反电动势，L_s、R_s分别为交流侧RL滤波器的电阻值与电感值；

i_s表示为：

其中，a＝e^j(2π/3)，i_sa、i_sb、i_sc分别为交流侧A、B、C三相电流；

v_s表示为：

v_sa、v_sb、v_sc分别为交流侧A、B、C三相电压；

v_afe表示为：

V_dc为直流侧输出电压；

当开关函数值S_a,S_b,S_c对应的上桥臂器件导通时，S_a,S_b,S_c值取1，反之取0。

3.根据权利要求2所述的一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，所述步骤2将连续时间域内的AFE数学模型改写为离散域，包括：

将连续时间域内的式(1)改写为离散域：

4.根据权利要求3所述的一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，所述步骤2构建的参考信号计算模型为：

P_in(k+1)＝P_R(k+1)+P_out(k+1) (7)

其中，P_R(k+1)为RL滤波器上电阻所消耗的功率，P_out为AFE输出功率；

P_R(k+1)表示为：

5.根据权利要求4所述的一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤31、计算动态电压参考信号；

动态电压参考信号表示为：

其中，为给定的固定参考信号；

N表示电压参考信号在N个时间步内达到稳态值，即此时

步骤32、计算电容上的充电电流参考值：

计算负载电流参考值：

则直流侧输出电流参考值为：

步骤33、计算AFE输出功率：

步骤34、将式(13)、(8)带入式(7)，解方程，得在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号为：

6.根据权利要求5所述的一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤4、基于离散域的AFE数学模型得到瞬时输入功率表达式，基于瞬时输入功率表达式和有源前端动态参考信号，计算每一组开关状态所对应的损失函数值，并选取最小损失函数值时的开关组合。

7.根据权利要求6所述的一种在有限集模型预测控制方法下的有源前端动态参考信号生产方法，其特征在于，所述步骤4包括：

步骤41、基于式(5)，得到瞬时输入功率表达式为：

步骤42、基于瞬时输入功率表达式(6)和式(14)，计算每一组开关状态所对应的损失函数值，并选取最小损失函数值时的开关组合；

损失函数表达式为；

其中，为外部直接给定的参考无功功率。