[发明专利]一种带控制误差补偿的双环预测控制方法

说明书

本发明公布了一种带控制误差补偿的双环预测控制方法，属于电力电子系统、工业控制领域。该发明由电压外环控制和电流内环控制两个环节组成。该方法在外环控制和内环控制皆采用无差拍控制提升系统动态响应速度和减小稳态误差的基础上，利用离散李雅普诺夫函数保证系统（系统是指控制方法的实施对象，一般是电力电子变换器）全局稳定的前提下，分别为外环控制和内环控制引入控制误差补偿，改善系统的稳态性能，提高系统的鲁棒性。本发明公布的一种带控制误差补偿的双环预测控制方法在提高动态响应速度同时，很好地改善系统的鲁棒性和稳态性能，可以很好地满足电力电子系统的工作要求。

技术领域

本发明涉及电力电子变流和工业控制技术，尤其涉及一种带控制误差补偿的双环预测控制方法领域。

背景技术

当前电力电子变换器逐渐朝着高频化、模块化、数字化和绿色化的方向发展，数字控制相比模拟控制可以减小控制器的体积、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰、便于控制的优化和升级。所以变换器的数字控制技术受到越来越广泛的关注，其中预测控制具有建模直观、原理简单易懂、易于数字化实现和动态性能良好等优点逐渐成为研究热点。无差拍控制由于其良好的动态性能和稳态精度得到广泛应用。

目前，关于传统无差拍控制的改进很少从控制系统的稳定性进行展开，所提的改进措施一般都会带来新的问题，难以从根本上提高系统的鲁棒性。另外，当前中外学者关于预测控制的研究基本都是基于内环控制，目前还没有学者开展外环预测控制的研究，更没有学者开展双环预测控制的研究。在当前对高性能变换器的需求背景下，如何在改善系统动态性能和稳态精度的同时提高系统的鲁棒性的研究需求迫在眉睫。

发明内容

针对现有控制策略的不足，本发明目的在于提供一种带控制误差补偿的双环预测控制方法。该方法在外环控制和内环控制皆采用无差拍控制提升系统动态响应速度和减小稳态误差的基础上，利用离散李雅普诺夫函数保证系统全局稳定的前提下，分别为外环控制和内环控制引入控制误差补偿，改善系统的稳态性能，提高系统的鲁棒性。

本发明的目的可以通过以下技术方案之一来实现。

一种带控制误差补偿的双环预测控制方法，主要步骤如下：

(S1)列出系统(系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器)离散化状态方程，并测量相关变量；

(S2)定义离散李雅普诺夫函数保证系统全局稳定；

(S3)为外环控制引入控制误差补偿，结合无差拍控制原理，计算内环控制参考值；

(S4)为内环控制引入控制误差补偿，结合无差拍控制原理，计算相应的调制信号；

(S5)列出李雅普诺夫函数增量表达式，根据要求，求出最优的控制系数；最后，将调制信号输入至调制单元，与三角波进行比较，计算相应开关组合并作用于电力电子变换器。