[发明专利]含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法

权利要求书

1.一种含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，该PWM整流器电路包括4个MOS管、滤波电感L、稳压电容C以及电阻R_L，其中4个MOS管分成两组，每组中两个MOS管串联后进行并联构成第一桥臂与第二桥臂，输入侧的滤波电感L的一端与第一桥臂的中点相连，另一端与输入电压相连，输入电压另一端与第二桥臂的中点相连，稳压电容C与电阻R_L并联后与第一桥臂和第二桥臂并联，稳压电容C与电阻R_L并联构成单相PWM整流器电路的输出侧；其特征在于，所述的预测控制方法包括下列步骤：

T1、求解在一个采样周期内含有三种开关状态的电路的离散化模型，并将该模型作为k+1时刻的输入电流的预测方程；

T2、给定死区时间，将目标函数对时间求导，根据输入电流的方向得到不同开关状态对应的最佳作用时间以及对应的输入电流预测值；

T3、将电流给定值与预测值代入目标函数中，选取使得目标函数值最小的开关状态作为下一采样周期的有效开关状态，再计算每个桥臂的上管导通时间。

2.根据权利要求1所述的含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，其特征在于，所述的步骤T1过程如下：

列写电路微分方程如下：

其中，u_s为输入电压，L为滤波电感，t为时间，i_s为输入电流，S_a、S_b为开关函数，v_dc为输出电压；

将式(A)离散化后得到

其中，i_s(k)为当前时刻的输入电流采样值，i_s(k+1)为下一时刻的输入电流预测值，T_s为采样周期，u_s(k)为当前时刻的输入电压采样值。

3.根据权利要求2所述的含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，其特征在于，所述的步骤T2中，在一个采样周期内选取一种有效开关状态和两种零开关状态，在开关管切换动作时加入死区时间T_d，计算i_s＞0时不同开关状态对应的电流预测值的过程如下：

假设有效开关状态的作用时间为t_on，死区时间为T_d，由于零开关状态的S_a-S_b＝0，则可得到

当t_on＞T_s-2T_d且S_a-S_b＝1时

4.根据权利要求3所述的含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，其特征在于，所述的步骤T2中，在一个采样周期内选取一种有效开关状态和两种零开关状态，在开关管切换动作时加入死区时间T_d，计算i_s＜0时不同开关状态对应的电流预测值的过程如下：

其中，当t_on＞T_s-2T_d且S_a-S_b＝-1时

5.根据权利要求4所述的含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，其特征在于，所述的步骤T2和T3中，求解电流方向不同时有效开关作用时间以及每个桥臂的上管导通时间过程如下：

设置目标函数为

其中，表示输入电流的给定值，i_s(k+1)为下一时刻的输入电流预测值；

将目标函数对时间求导并令其导数为0，其中忽略的变化率，得到当i_s＞0时

其中，当t_on＞T_s-2T_d且S_a-S_b＝1时，令t_on＝T_s；

当i_s＜0时

其中，当t_on＞T_s-2T_d且S_a-S_b＝-1时，令t_on＝T_s；

当选取的有效开关状态是(1,0,0,1)时，两条桥臂的上管导通时间t_a、t_b分别是

当选取的有效开关状态是(0,1,1,0)时，两条桥臂的上管导通时间t_a、t_b分别是