[发明专利]三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法，步骤包括：步骤1、建立三相PWM变换器预测模型，通过控制开关状态S_d,S_q实现系统电流、电压状态的控制；步骤2、确定模型预测控制器价值函数J；步骤3、最小化价值函数，并求取电压矢量作用时间T₁和T₂；步骤4、参数不确定条件下，计算不同电压矢量作用下的电流变化量，不同电压矢量作用下U_rα,U_rβ的值通过表3查询获得，采用空间矢量调制方法，实现三相PWM变换器的输入电流控制及单位功率因数要求。本发明的控制方法结构简单，能够实现参数不确定条件下三相电压型功率因数校正变换器高性能控制，准确性高。

技术领域

本发明属于电能变换技术领域，涉及一种三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法。

背景技术

现代电力电子设备，多数通过整流器与电网相联，经典的整流器是由二极管或者晶闸管组成的非线性电路，会产生大量电流谐波和无功电流，对电网造成染污。目前，电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一。减小谐波污染的主要途径有两种：一是对电网进行谐波补偿，包括对电力系统的无源和有源滤波；二是对电力电子装置自身进行改进，包括对电力电子装置进行无源和有源功率因数校正。三相电压型功率因数校正变换器(以下简称为三相PWM变换器)是一种典型的有源功率因数校正装置，其具有两个功能：一是将三相交流电变换成直流电，并使得输出电压恒定，即实现整流；二是保持从电网获取电能的功率因数接近于1，即实现功率因数校正。

模型预测控制方法，作为近年来发展快速的一种非线性控制算法，已经被成功应用于电机控制、多电平整流器及矩阵变换器等电力电子设备中，获得了良好的效果。对于三相PWM变换器，通常采用的模型预测控制的方法，基于同步旋转坐标系下的预测模型，并根据控制目标，定义一个由期望值与预测模型输出量间误差所构成的价值函数，通过最小化价值函数，在每一个采样周期预测得到最有效的电压矢量并将其作为下一个采样周期的作用矢量，实现系统的控制。然而，由于三相PWM整流器实际电路参数，例如输入滤波电感值L及输入滤波电感及电路等效电阻R(简称等效电阻)无法精确获得，且可能随着环境温度、系统运行状况等变化而变化，且输入三相电压波动等，使得预测模型输出量计算不准确，导致价值函数计算不精确，影响传统模型预测控制方法难以达到理想的控制效果，亟需更合适的控制方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法，解决现有技术条件下变换器电感及电路等效电阻等参数不确定时，传统模型预测控制方法效果变差的问题。

本发明所采用的技术方案，一种三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法，按照以下步骤实施：

步骤1、建立三相PWM变换器预测模型，

假设a,b,c三相交流电压分别为U_a,U_b,U_c；a,b,c三相滤波电感电流分别为I_a,I_b,I_c；三相滤波电感分别为L_a＝L_b＝L_c＝L，等效电阻为R，输出滤波电容为C，输出电容电压为U_dc，负载电流为I_L＝U_dc/R_L，得到基于三相静止abc坐标系的三相PWM变换器的动态模型，表达式如下：

其中，S_a,S_b,S_c表示三相桥臂的开关函数，定义如下：

将式(1)三相静止abc坐标系模型转换到同步旋转dq坐标系下，表达式为：