1.一种三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法,其特征在于,按照以下步骤实施:步骤1、建立三相PWM变换器预测模型,
假设a,b,c三相交流电压分别为Ua,Ub,Uc;a,b,c三相滤波电感电流分别为Ia,Ib,Ic;三相滤波电感分别为La=Lb=Lc=L,电感等效电阻为R,输出滤波电容为C,输出电容电压为Udc,负载电流为IL=Udc/RL,负载电阻为RL,得到基于三相静止abc坐标系的三相PWM变换器的动态模型,表达式如下:其中,Sa,Sb,Sc表示三相桥臂的开关函数,定义如下:将式(1)基于三相静止abc坐标系的三相PWM变换器的动态模型转换到两相同步旋转dq坐标系下,表达式为:其中,Urd=SdUdc,Urq=SqUdc为控制输入,ω为输入三相电压角频率,将式(6)基于两相同步旋转dq坐标系的三相PWM变换器的动态模型作为预测模型,通过控制开关状态Sd,Sq实现系统电流、电压状态的控制;
步骤2、确定模型预测控制器价值函数J,
假设在第k个采样周期开始时刻,三相PWM变换器的有功电流为Id(k)、无功电流为Iq(k),通过电压矢量Um作用T1时间后,有功电流和无功电流表达式为:其中edm,eqm分别为电压矢量Um作用下有功电流和无功电流变化率,类似地,通过电压矢量Un作用T2时间及电压矢量U0作用T0时间后,即采样周期结束时刻,有功电流和无功电流的表达式变为:其中,ed0,eq0分别为电压矢量U0作用下有功和无功电流变化率,edn,eqn分别为电压矢量Un作用下有功和无功电流变化率,计算得到有功和无功期望电流与预测模型电流间误差eId,eIq表达式为:其中Idref为有功期望电流值,Iqref为无功电流期望值,建立模型预测控制器价值函数J表达式为:
步骤3、最小化价值函数,并求取电压矢量作用时间T1和T2,为了在每个控制周期内最大限度的减少有功电流和无功电流与期望值间的误差,所定义模型预测控制器价值函数J应保证最小,即电压矢量作用时间T1和T2应满足如下条件:综合式(9)~式(12),求得:
步骤4、参数不确定条件下,计算不同电压矢量作用下的电流变化量,采用空间矢量调制方法,实现对三相PWM变换器输入电流控制及单位功率因数的要求。
2.根据权利要求1所述的三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法,其特征在于,所述的步骤4中,不同电压矢量作用下的电流变化量,按照以下方式计算得到:定义S1=Idref-Id为有功电流滑模面,S2=Iqref-Iq为无功电流的滑模面,在电压矢量Um作用下,有功电流和无功电流变化率表达式为:在电压矢量Un作用下,有功电流和无功电流变化率表达式为:在电压矢量U0作用下,有功电流和无功电流变化率表达式为:在式(17)~式(19)中, 为三相输入有功电压和无功电压的估计值, 为电感等效电阻R的估计值,为输入滤波电感L的估计值,鲁棒项增益kd,kq表示为 为三相输入的有功电压和无功电压不确定范围, 分别为输入滤波电感和电感等效电阻的不确定范围,η为正常数,sat(S)为正弦型饱和函数。
3.根据权利要求2所述的三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法,其特征在于,所述的步骤4中,sat(S)为正弦型饱和函数,表达式为:其中,φ表示边界层厚度。
4.根据权利要求3所述的三相电压型功率因数校正变换器鲁棒模型预测控制方法,其特征在于,所述的步骤4中,不同电压矢量作用下,控制输入Urd,Urq按照下式计算得到:其中,不同电压矢量作用下Urα,Urβ的值通过下表3查询获得,表3,不同电压矢量对应Urα,Urβ表
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