[发明专利]一种三相交流电子负载的预测控制方法

权利要求书

1.一种三相交流电子负载的预测控制方法，应用于三相交流电子负载；所述三相交流电子负载为包括具有第一PWM整流器的前级的负载模拟器和具有第二PWM整流器的后级的能量回馈器；所述负载模拟器的第一PWM整流器与能量回馈器的第二PWM整流器中间通过直流母线电容背靠背相连；其特征在于：所述的第一PWM整流器和所述的第二PWM整流器采用各自独立的控制方法；其中第一PWM整流器控制方法包括以下步骤：

步骤1：三相交流电子负载与待测试的电源相连，采样待测试的电源电压U和输入电流i；

步骤2：通过abc/αβ转换模块将测试的电源电压U与输入电流i转换得到α-β坐标系下的负载模拟侧实际电源电压U_α、U_β和负载模拟侧实际输入电流i_α、i_β；根据用户预设的负载特性，利用欧姆定律的复数形式计算得出在α-β坐标系下的负载模拟侧期望输入电流和所述负载特性包括电阻性负载、阻感性负载和阻容性负载；

步骤3：基于PWM整流器的数学模型预测第一PWM整流器中八个电压矢量中的每个不同电压矢量在下一个采样间隔中的负载电流值；所述采样间隔为预设的采样间隔；

步骤4：将步骤2中生成的期望输入电流i_αref和i_βref，与步骤3中预测的下一个采样间隔中的八个负载电流依次带入第一成本函数计算参考电流与预测电流之间的误差，取使误差最小的电压矢量对应的开关状态作为下一采样间隔第一PWM整流器的开关状态；

第二PWM整流器控制方法包括以下步骤:

步骤5：将三相交流电子负载并入电网，采样电网电压U_s和并网电流i_s；

步骤6：将采样的电网电压U_s和并网电流i_s通过abc/αβ转换模块转换为α-β坐标系下的电网侧实际电源电压U_sα、U_sβ和电网侧实际输入电流i_sα、i_sβ；

步骤7：采集直流母线的电压，并将采样的直流母线电压的实际值U_dc与预设的直流母线电压期望值之间的误差信号输入PI控制器；所述PI控制器输出的信号与直流母线电压的实际值U_dc相乘即得到有功功率期望值p^ref；将无功功率期望值q^ref设置为0；

步骤8：基于PWM整流器的数学模型预测第二PWM整流器中八个电压矢量中的每个不同电压矢量在下一个采样间隔中的并网电流值；

步骤9：将步骤6中电网侧实际电源电压U_sα、U_sβ，与步骤8中预测的并网电流值依次带入功率公式计算出预测的有功功率与无功功率；并将预测的有功功率与无功功率、有功功率期望值p^ref与无功功率期望值q^ref带入第二成本函数计算出预测功率与及其对应的期望功率的差值；取使成本函数最小的电压矢量对应的开关状态作为下一采样间隔第二PWM整流器的开关状态。

2.根据权利要求1所述的一种三相交流电子负载的预测控制方法，其特征在于：步骤4中的第一成本函数具体为：

(1)式中，为预测的下一个采样间隔的电流大小。

3.根据权利要求1所述的一种三相交流电子负载的预测控制方法，其特征在于：步骤9中的第二成本函数具体为：g₂＝|p^ref-p^k+1|+|q^ref-q^k+1|； (2)

(2)式中，p^k+1、q^k+1为预测的下一个采样间隔的有功功率与无功功率大小。

4.根据权利要求1所述的一种三相交流电子负载的预测控制方法，其特征在于：所述第一PWM整流器与第二PWM整流器的开关状态均为：S＝[000 001 010 011 100 101 110111]。