[发明专利]单相PWM整流器二次纹波抑制电路的模型预测控制方法

权利要求书

1.一种单相PWM整流器二次纹波抑制电路的模型预测控制方法，该二次纹波抑制电路包括6个MOS管，每2个MOS管串联后分别构成相互并联的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂构成桥式结构，二次纹波抑制电路交流输入侧由一个滤波电感的一端与第一桥臂中点相连，另一端连接输入电压，输入电压另一端连接第二桥臂中点；储能电容与另一个滤波电感构成储能支路，该储能支路的一端与第三桥臂中点相连，另一端与第二桥臂中点相连；二次纹波抑制电路输出侧为一个稳压电容与桥式结构并联，其特征在于，所述的模型预测控制方法包括下列步骤：

T1、将采样得到的输入交流电压经过锁相环后得到输入电压角度的正弦值，并计算下一个采样时刻的输入电流给定值、储能电容功率给定值、储能电容电流给定值；

T2、计算下一个采样时刻各个开关状态对应的输入电流预测值、储能电容电流预测值、储能电容功率预测值；

T3、将步骤T1得到的下一个采样时刻的输入电流给定值、储能电容功率给定值、储能电容电流给定值与步骤T2得到的下一个采样时刻各个开关状态对应的输入电流预测值、储能电容电流预测值、储能电容功率预测值代入目标函数，选择使目标函数取值最小的那个开关状态作为下一时刻的开关状态。

2.根据权利要求1所述的单相PWM整流器二次纹波抑制电路的模型预测控制方法，其特征在于，所述的步骤T1中计算输入电流给定值的过程如下：

将输出直流电压与电压给定值的差值经过PI调节器后得到输入电流幅值的给定值，再与输入电压角度的正弦值相乘后得到输入电流瞬时值的给定值。

3.根据权利要求1所述的一种单相PWM整流器二次纹波抑制电路的模型预测控制方法，其特征在于，所述的步骤T1中计算储能电容功率及电流给定值的过程如下：

假设整流器工作在单位功率因数情况下，则输入电压及输入电流表示为：

其中，ω表示电气角速度，t为时间，V_sm、I_sm分别表示输入电压、输入电流幅值，v_s、i_s分别表示输入电压、输入电流瞬时值；

假设储能电容电压与输入电压之间的角度差为θ，则储能电容的电压及电流可以表示为：

其中，V_cm、I_cm表示储能电容的电压及电流幅值，u_c、i_c表示储能电容的电压及电流瞬时值，C_r表示储能电容的电容值；

根据式(A)得到整流器第一桥臂和第二桥臂之间瞬时输入功率P_ab为：

式中，L是交流侧滤波电感，

根据式(B)得到整流器第二桥臂和第三桥臂之间的瞬时功率P_cb为：

为消除输出电压中的二次纹波，应当使得P_ab中的交流分量等于P_cb，于是得到

从而得到储能电容功率给定值为储能电容电流给定值为