[发明专利]一种基于无差拍控制的双环预测控制方法

说明书

本发明公布了一种基于无差拍控制的双环预测控制方法，属于电力电子变流技术、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。该方法以无差拍控制为基础，采用双环控制。其中，电压外环控制和电流内环控制均采用无差拍控制，提高系统（系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器，在本发明当中指单相电压型逆变器）的动态响应速度和减小系统的稳态误差。本发明公布的一种基于无差拍控制的双环预测控制方法具备动态响应快，稳态性能好等显著优点，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领域，尤其涉及一种基于无差拍控制的双环预测控制方法。

背景技术

数字控制具有简化硬件电路，避免模拟控制元件老化和温漂带来的问题等优点逐渐受到广泛使用。常用的数字控制有数字比例积分(Proportional-Integral,PI)控制，无差拍控制，重复控制等控制方法。无差拍控制具有动态性能好，稳态误差小而且开关频率固定等优点受到广泛关注。

目前在双环控制运用过程中，无差拍控制一般用于电流内环控制，电压外环控制都采用PI控制或者滑膜控制。传统的数字PI控制参数整定困难，滑膜控制存在抖振问题，影响系统(系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器，在本发明当中指的是单相电压型逆变器)的稳态精度，它们的动态性能一般。系统的性能不仅取决于内环控制，也制约于外环控制。针对双环预测控制的研究极少，对于目前变换器高频化的趋势，开展双环预测控制对改善系统动态性能和稳态性能至为关键。

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基于无差拍控制的双环预测控制方法。该方法以无差拍控制为基础，采用双环控制。其中，电压外环控制和电流内环控制均采用无差拍控制，提高系统(系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器)的动态响应速度和减小系统的稳态误差。

本发明的目的至少可以通过以下技术方案之一来实现。

一种基于无差拍控制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，在本发明当中指的是单相电压型逆变器)离散时刻的状态方程，并将其离散化；

(S2)测量系统的状态变量，控制输入变量，被控输出变量和干扰变量；

(S3)列出系统离散基尔霍夫电流定律(Kirchhoff Current Law,KCL)方程，改写该方程得到电压外环的控制率；

(S4)列出系统离散基尔霍夫电压定律(Kirchhoff Voltage Law,KVL)方程，改写该方程得到电流内环控制率，利用(S3)的电流参考值和电流内环控制率计算调制信号；

(S5)将(S4)得到的调制信号输入至调制单元，与三角波比较，输出开关组合直接作用于系统。