[发明专利]含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法

说明书

本发明公开了一种含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，该控制方法包括以下步骤：将整流电路的离散化数学模型作为k+1时刻的预测模型；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，并且两种零开关状态的作用时间相同；给定同一桥臂上下两个开关管切换动作时加入的死区时间，根据输入电流的方向计算不同开关状态的最佳作用时间及相应的电流预测值；将相关参数代入目标函数，选取使得目标函数最小的有效开关状态作为下一周期的有效开关状态。本发明实现了定频电流预测控制，并加入了死区补偿，有效减少了输入电流的谐波含量，并且提高了系统运行的可靠性。

技术领域

本发明涉及PWM整流器控制技术领域，具体涉及一种含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法。

背景技术

随着能源危机和环境问题日益严重，新能源技术的研究受到越来越多的关注。在中小功率场合，PWM整流器被广泛的应用。模型预测控制具有控制结构简单、动态响应快等优点，但是也存在开关频率不恒定、计算量大、网侧电流谐波含量高以及同一桥臂的两个开关管同时导通等问题。

目前，单相PWM整流器的预测控制有定频预测功率控制，但是该方法计算量大、控制复杂，且一个采样周期只有一个零开关状态，开关频率低而导致谐波抑制不理想，且在预测模型推导过程中没有考虑死区影响，而使得模型不够准确。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有PWM整流器预测控制方法中的不足，提供一种含有死区补偿的PWM整流器电流预测控制方法，该方法具有计算量少、开关频率恒定、电流谐波小的优点。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

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；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。

进一步地，所述的步骤T1和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：

首先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；