[发明专利]应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法

摘要

本发明公布了应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法。本发明以传统有限集模型预测控制为基础，以开关器件开关次数最少为原则，期望相邻采样时刻电力电子系统开关函数至多只有一个数值发生变化，根据这个原则确定当前采样时刻期望出现的开关函数集合作为控制集；在当前采样时刻按计算的时间先后作用上一采样时刻最优开关函数和当前采样时刻最优开关函数。本发明公布的应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法在保留传统有限集模型预测控制优点的同时，算法精简快速，开关损耗低等显著优点。

主权项

1.应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法，其特征在于包括如下步骤：(S1)根据电力电子变换器的特性确定状态变量x(k)并列出状态方程；找出所有电力电子变换器允许出现的所有开关函数S(j)，其中j＝1～M，M为变换器所有可能出现的开关函数总数；并明确开关函数S(j)与控制量U(k)的关系；(S2)测量电力电子变换器的状态变量、输出量和可测干扰量；(S3)根据开关器件开关次数最少的原则，期望相邻采样时刻电力电子变换器的开关函数至多只有一个数值发生变化；根据上一采样时刻的最优开关函数S(k‑1)_opt，确定当前采样时刻期望的所有开关函数S(k)_i的集合作为控制集，其中i＝1～N，N为期望开关函数的总数，N<M；根据开关函数S与控制量U(k)的关系找出期望的所有控制量U(k)_i，其中i＝1:N；定义k‑1时刻为上一采样时刻，k时刻为当前采样时刻，k+1时刻为下一采样时刻；(S4)设系统采样周期为Ts，将(S1)中的状态方程改写为离散形成，根据(S2)所述的测量量和(S3)的期望的所有控制量U(k)_i预测下一采样时刻的状态变量x(k+1)_i，其中i＝1～N；(S5)根据电力电子变换器的工作特性和控制要求定义目标函数J，将(S4)预测的x(k+1)_i与参考值x(k+1)^*通过遍历法求出U(k)_opt，得到对应的S(k)_opt；(S6)由S(k‑1)_opt对应的U(k‑1)_opt、(S5)求出的U(k)_opt和目标函数J算出U(k)_opt的作用时间t_opt；其中U(k‑1)_opt作用0至T_s‑t_opt，U(k)_opt作用T_s‑t_opt至T_s；(S7)在采样周期的(0，T_s‑t_opt)时间段首先将S(k‑1)_opt作用到电力电子变换器，在(T_s‑t_opt，T_s)时间段将S(k)_opt作用到电力电子变换器。