[发明专利]一种矩阵变换器的预测控制方法及装置

权利要求书

1.一种矩阵变换器的预测控制方法，其特征在于，包括：

S1，获取第一采样时间点的第一电压集合和第一电流集合，所述第一电压集合包括电网电压和滞后电压，所述电网电压和滞后电压通过扩张状态观测器获取；

S2，根据所述第一采样时间点的第一电压集合和第一电流集合，获取代价函数；

S3，获取使得所述代价函数值最优的第一开关状态，将所述第一开关状态作为第二采样时间点的开关状态；

步骤S2中所述代价函数F为：

F＝g₂+λg₁；

其中，g₁为输入侧子代价函数，g₂为输出侧子代价函数，λ为权重系数；

所述输入侧子代价函数g₁为：

g₁＝(P_{s_ref}-P_s^k+2)²+(Q_{s_ref}-Q_s^k+2)²；

其中，P_{s_ref}＝P_{o_ref}/η，Q_{s_ref}＝0，P_{s_ref}为输入有功功率参考值，Q_{s_ref}为输入无功功率参考值，k为第一采样时间点，k+2为第三采样时间点，P_s^k+2为第三采样时间点的瞬时有功功率，Q_s^k+2为第三采样时间点的瞬时无功功率，P_{o_ref}为负载的有功功率参考值，η为矩阵变换器的效率，为第三采样点的电网电流矢量，为第三采样点的电网电压矢量，为第三采样点的滞后电压矢量，上标“*”表示矢量的共轭值，表示求取矢量的实部；

所述输出侧子代价函数g₂为：

其中，为期望的输出电流矢量，k为第一采样时间点，k+2为第三采样时间点，为第三采样时间点的输出电流矢量，为矢量的欧几里得范数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述第一电压集合还包括输入电压和输出电压，所述第一电流集合包括输出电流、输入电流和电网电流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述电网电压和滞后电压通过扩张状态观测器获取的公式为：

其中，k₁、k₂和k₃均为所述扩张状态观测器的输出反馈系数，i_sx为电网电流，u_sx为电网电压，u'_sx为滞后电压，为电网电流的估计值，为电网电压的估计值，为滞后电压的估计值，R_f为等效线路电阻，L_f为输入滤波电感，ω为电网电压的角频率，t为时间，u_ix表示矩阵变换器的三相输入电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中根据所述第一采样时间点的第一电压集合和第一电流集合，获取代价函数，进一步包括：

S201，根据所述第一采样时间点的第一电压集合和第一电流集合,获取第二采样时间点的第二电压集合和第二电流集合；

S202，根据所述第二采样时间点的第二电压集合和第二电流集合，获取第三采样时间点的第三电压集合和第三电流集合；

S203，根据所述第三采样时间点的第三电压集合和第三电流集合，获取所述代价函数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述获取使得所述代价函数值最优的第一开关状态包括：

S301，获取所有有效开关状态中每一有效开关状态的代价函数值；

S302，根据所述每一有效开关状态的代价函数值，获取所述第一开关状态，所述第一开关状态使得所述代价函数值最优。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一采样时间点、所述第二采样时间点和所述第三采样时间点的时间间隔相同或不同。

7.一种矩阵变换器的预测控制装置，其特征在于，包括：

参数获取模块，用于获取第一采样时间点的第一电压集合和第一电流集合，所述第一电压集合包括电网电压和滞后电压，所述电网电压和滞后电压通过扩张状态观测器获取；

代价函数获取模块，用于根据所述第一采样时间点的第一电压集合和第一电流集合，获取代价函数；

开关状态获取模块，用于获取使得所述代价函数值最优的第一开关状态，将所述第一开关状态作为第二采样时间点的开关状态；

步骤S2中所述代价函数F为：

F＝g₂+λg₁；

其中，g₁为输入侧子代价函数，g₂为输出侧子代价函数，λ为权重系数；

所述输入侧子代价函数g₁为：

g₁＝(P_{s_ref}-P_s^k+2)²+(Q_{s_ref}-Q_s^k+2)²；

其中，P_{s_ref}＝P_{o_ref}/η，Q_{s_ref}＝0，P_{s_ref}为输入有功功率参考值，Q_{s_ref}为输入无功功率参考值，k为第一采样时间点，k+2为第三采样时间点，P_s^k+2为第三采样时间点的瞬时有功功率，Q_s^k+2为第三采样时间点的瞬时无功功率，P_{o_ref}为负载的有功功率参考值，η为矩阵变换器的效率，为第三采样点的电网电流矢量，为第三采样点的电网电压矢量，为第三采样点的滞后电压矢量，上标“*”表示矢量的共轭值，表示求取矢量的实部；

所述输出侧子代价函数g₂为：

其中，为期望的输出电流矢量，k为第一采样时间点，k+2为第三采样时间点，为第三采样时间点的输出电流矢量，为矢量的欧几里得范数。