[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

说明书

本发明公开了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，包括：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；将连续时间域内的AFE数学模型改写为离散域，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；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。本发明通过瞬时功率平衡原理生成功率参考信号作为有源前端动态参考信号，所生成的参考信号响应迅速，没有超调量，在稳态下能正常工作。

技术领域

本发明属于AFE控制技术领域，具体涉及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。

背景技术

有源前端(Active front end,AFE)是一种采用全控型器件的整流器，与采用半控、不控器件的整流器相比，有可以调节输出直流电压，功率可双向流动等优点。

模型预测控制(Model Predictive Control)于上世纪70年代被提出，是一种基于系统物理模型的控制方式。与传统控制方式相比，模型预测控制具有可方便调节控制目标、整定参数容易、鲁棒性强等优点。智利学者JoséRodríguez等人将有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)用于AFE控制领域。其需要电压参考值和当前电压值之差，通过一个PI控制器生成有功功率参考信号。该信号响应较慢，不能对外加的电压阶跃信号及时响应，或产生一定超调量，在超过器件绝缘耐压水平时会损坏器件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供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，基于电路定律生成有功功率参考信号。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

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，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。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤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：