[发明专利]一种轨道交通三电平辅助变流器模型预测控制系统和方法

权利要求书

1.一种轨道交通三电平辅助变流器模型预测控制系统，其特征在于，包括设置在三电平变流器的a相与负载之间的第一LC滤波电路、设置在所述三电平变流器的b相与所述负载之间的第二LC滤波电路、设置在所述三电平变流器的c相与所述负载之间的第三LC滤波电路，所述第一LC滤波电路的第一电容与所述第二LC滤波电路的第二电容并联后与所述第三LC滤波电路的第三电容串联连接，还包括相互连接的信号采集器和电路控制器，所述信号采集器通过对k时刻所述a相、所述b相、所述c相对应的输出电容电压V_Cabc(k)、输出三相电流i_fabc(k)和所述负载输出三相电流i_Oabc(k)，并经过Clarke变换得到坐标系下对应变量V_Cαβ(k)、i_fαβ(k)和i_Oαβ(k)，所述电路控制器根据所述三电平变流器不同开关状态下根的V_Cαβ(k)、i_fαβ(k)和i_Oαβ(k)以及获得输出电压V_C二阶预测并参考输出电压二阶项进行损失函数计算，从中选择损失函数最小的开关状态作为对所述三电平变流器的开关状态控制输出，还包括直流侧分压电容采集器和电压差分计算器，所述直流侧分压电容采集器采集所述三电平变流器的分压电容电压值V_C1(k)、V_C2(k)，所述电压差分计算器与所述直流侧分压电容采集器连接，根据所述分压电容电压值V_C1(k)、V_C2(k)以及电压差分公式并将获得的电压差分的绝对值按照预定的权重系数λ输出到所述电路控制器并加入到所述损失函数g中，作为新的损失函数输出，还包括与所述电压差分计算器、所述电路控制器连接的参数输入器，所述参数输入器用于输入所述三电平变流器的部件参数值、所述权重系数λ；

其中，V^*_Cp(k+2)为参考值，i_O为中点箝位电流，T_S为采样周期。

2.一种轨道交通三电平辅助变流器模型预测控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述轨道交通三电平辅助变流器模型预测控制系统，包括：

S1，采集采样k时刻电路中a、b、c三相输出电容电压V_Cabc(k)、变流器输出三相电流i_fabc(k)和负载输出三相电流i_Oabc(k)；

S2，对所述三相输出电容电压V_Cabc(k)、所述变流器输出三相电流i_fabc(k)和所述负载输出三相电流i_Oabc(k)经过Clarke变换得到坐标系下对应变量V_Cαβ(k)、i_fαβ(k)和i_Oαβ(k)，并令g^∞_αβ＝∞；

S3，将所述轨道交通三电平辅助变流器模型预测控制系统的三电平变流器的开关状态按照预定模式进行定义，形成包含分为27个开关状态的开关列表，将所述开关状态定义为j，j的取值为0～26，令j＝0；

S4，计算所述开关状态V^j_Iαβ(k)；

S5，预测V_Cαβ(k+1)以及i_fαβ(k+1)；

S6，计算i_Oαβ(k+1)；

S7，预测V^j_Iαβ(k+2)；

S8，计算损失函数其中，V^*_Cp(k+2)为参考值；

S9，判断g^j_αβ是否小于g^∞_αβ；

若是，S10，g^∞_αβ＝g^j_αβ，j_αβ＝j，并判断j是否等于26；若否，S11，判断j是否等于26；

若j不等于26，则转S4，否则，结束，

还包括在所述S8与所述S9之间，还包括：

对所述三电平变流器的分压电容进行电压采集，获得V^j_C1(k+1)、V^j_C2(k+1)；

计算所述三电平变流器的中点箝位电流i_O；

计算分压电容压差

将所述分压电容压差V_diff取绝对值并赋予预定权重系数λ加到损失函数g中，使得

在所述S9之前，还包括：

输入所述权重系数λ以及所述三电平变流器的部件参数值；

其中，T_S为采样周期，i_O为中点箝位电流。