[发明专利]间接矩阵变换器简化采样的模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种间接矩阵变换器(Indirect Matrix Converter，IMC)简化采样的模型预测控制方法，属于电力电子和电气传动的控制领域。本发明在基于间接矩阵变换器‑异步电机(IMC‑IM)调速系统的模型预测控制中，利用间接矩阵变换器输入滤波器模型设计并构建观测器，实现了间接矩阵变换器输入侧三相电压的观测，并用其观测值代替检测值，进行预测控制；同时利用二阶差商方法对输入无功功率预测与输入电压进行解耦，以降低预测控制对观测模型的依赖。本发明通过对三相输入电压的有效观测，用其观测值代替检测值，减少了模型预测控制中采样需求，有效简化了控制器AD采样、数字滤波和处理延时，降低了系统成本，大大利于系统实现。

主权项

1.一种间接矩阵变换器简化采样的模型预测控制方法，其特征在于：对间接矩阵变换器‑异步电机调速系统模型预测控制方法进行采样简化，该方法包括如下步骤：步骤(1)，分析出IMC‑IM调速系统的模型预测控制方法中采样信号需求量；具体为：间接矩阵变换器驱动异步电机带负载运行，对整个系统采用模型预测控制方法进行控制，此控制方法为了实现负载侧电机的稳定调速及网侧单位功率因数的目标，在每个采样周期内，选择电机电磁转矩、定子磁链及输入无功功率因数进行模型预测，并通过品质函数最小化寻取最优开关状态，即首先根据电机状态方程对定转子磁链进行观测，观测模型需要IMC的输出电压vo和输出电流io检测值，然后建立定子磁链、电磁转矩和输入无功功率预测模型，其中定子磁链、电磁转矩预测模型也需间接矩阵变换器输出电压vo和输出电流io，输出电压vo由输入电压vi检测值和开关状态重组得出；而输入无功功率预测模型需要电源电压vs、电源电流is、输入电压vi、输入电流ii，而输入电流ii由输出电流io和开关状态重组得出，综上可得，此方法需要电源电压vs、电源电流is、输入电压vi、输出电流io、转速n共五组13路信号检测；步骤(2)，分析输入电压采样在控制方法中的作用；具体为：分析输入电压采样在模型预测方法中的作用有三：①需要输入电压的观测值通过数据重组来实现对输出电压的vo的观测，最终实现定转子磁链观测、定子磁链和电磁转矩的预测；②需要输入电压vi的观测值实现划分区域的判断，从而通过定子电流io观测值的数据重构，实现输入电流ii的观测，最终实现输入无功功率的预测；③需要输入电压vi的观测值实现电源电流is的预测，满足输入无功功率预测模型的需要；步骤(3)，根据步骤(2)中输入电压在模型预测控制方法中的作用①②，基于间接矩阵变换器输入滤波器模型设计输入电压观测器，利用观测器输出结果计算获取输出电压和输入划分区域；步骤(4)，根据步骤(2)中输入电压对无功功率预测模型的作用③，基于间接矩阵变换器输入滤波器的数学模型，重新构建电源电流is的预测模型，并在电流模型基础上建立输入无功功率的预测模型，这样在输入无功功率预测时省略了输入电压的需求；步骤(5)，把步骤(3)中输入电压观测器的观测值及步骤(4)中的输入无功功率预测模型带入模型预测控制方法中，简化采样。