1.一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤1,建立三相PWM变换器电流切换误差模型;
步骤2,将三相PWM变换器的一个固定开关周期划分为N个子区间;
步骤3,判定开关周期中各子区间满足控制要求的最优子系统;
步骤4,依据步骤3判定获得最优子系统预测下一子区间开始时刻系统状态;
步骤5,将步骤4获得的N个子区间的最优子系统所对应的开关状态进行重组。
2.根据权利要求1所述的一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法,其特征在于,所述步骤1具体做法是:建立三相PWM变换器电流切换误差模型为:
式(1)中, 为由三相电流状态误差所构成系统状态变量,T表示矩阵转
置; 为状态量 对于时间的导数, 表示对时间求导数操作;
表示三相电流状态误差,其中Ia,Ib,Ic分别表
示三相PWM变换器交流侧三相电流,Iar,Ibr,Icr分别表示三相PWM变换器交流侧三相电流Ia,Ib,Ic的期望值;L为三相PWM变换器输入滤波电感,R为三相PWM变换器输入滤波电感及电路等效电阻;Ua,Ub,Uc分别表示三相PWM变换器交流侧三相电压;Udc为三相PWM变换器直流母线电压; 为常数矩阵; 为仿射常数项;Pi(i=a,b,c)为三相PWM变换器开关函数,其随着三相PWM变换器三相桥臂开关状态Si(i=a,b,c)的变化而变化,三相桥臂开关状态Si(i=a,b,c)定义为:由(2)式开关状态定义的三相PWM变换器不同桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]和式(1)三相PWM变换器电流切换误差模型将获得不同的开关函数组合[Pa,Pb,Pc],将三相PWM变换器在不同开关函数组合[Pa,Pb,Pc]下的工作状况视为不同的子系统,则可获得8个子系统Vm(m=1,2,…,8),不同子系统Vm与开关函数组合[Pa,Pb,Pc]及开关状态组合[Sa,Sb,Sc]间关系具体为:
1)子系统V1所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[000],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[000],表示三相PWM变换器a相桥臂下开关管导通而上开关管断开,b相桥臂下开关管导通而上开关管断开,c相桥臂下开关管导通而上开关管断开;
2)子系统V2所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[‑1/3‑1/32/3],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[001],表示三相PWM变换器a相桥臂下开关管导通而上开关管断开,b相桥臂下开关管导通而上开关管断开,c相桥臂上开关管导通而下开关管断开;
3)子系统V3所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[‑1/32/3‑1/3],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[010],表示三相PWM变换器a相桥臂下开关管导通而上开关管断开,b相桥臂上开关管导通而下开关管断开,c相桥臂下开关管导通而上开关管断开;
4)子系统V4所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[‑2/31/31/3],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[011],表示三相PWM变换器a相桥臂下开关管导通而上开关管断开,b相桥臂上开关管导通而下开关管断开,c相桥臂上开关管导通而下开关管断开;
5)子系统V5所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[2/3‑1/3‑1/3],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[100],表示三相PWM变换器a相桥臂上开关管导通而下开关管断开,b相桥臂下开关管导通而上开关管断开,c相桥臂下开关管导通而上开关管断开;
6)子系统V6所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[1/3‑2/31/3],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[101],表示三相PWM变换器a相桥臂上开关管导通而下开关管断开,b相桥臂下开关管导通而上开关管断开,c相桥臂上开关管导通而下开关管断开;
7)子系统V7所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[1/31/3‑2/3],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[110],表示三相PWM变换器a相桥臂上开关管导通而下开关管断开,b相桥臂上开关管导通而下开关管断开,c相桥臂下开关管导通而上开关管断开;
8)子系统V8所对应开关函数组合[Pa,Pb,Pc]=[000],所对应三相PWM变换器三相桥臂开关状态组合[Sa,Sb,Sc]=[000],表示三相PWM变换器a相桥臂下开关管导通而上开关管断开,b相桥臂下开关管导通而上开关管断开,c相桥臂下开关管导通而上开关管断开。
3.根据权利要求1所述的一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法,其特征在于,所述步骤2具体做法是:假定期望三相PWM变换器的开关频率为fs,则三相PWM变换器一个开关周期时间Ts为秒;将三相PWM变换器的一个固定开关周期Ts等分为N份,即共有N个子区间,每个子区间的时间为
4.根据权利要求1所述的一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法,其特征在于,所述步骤3,具体做法是:首先将三相PWM变换器交流侧三相电压按每60度相角度间隔划分为6个扇区,并确定每个扇区所对应3个可用子系统,扇区的划分及对应子系统条件为:
1)当三相交流侧相电压Ua>Ub>0>Uc时,为扇区1,此时子系统V1、V5、V7为可用子系统状态;
2)当三相交流侧相电压Ub>Ua>0>Uc时,为扇区2,此时子系统V1、V3、V7为可用子系统状态;
3)当三相交流侧相电压Ub>Uc>0>Ua时,为扇区1,此时子系统V1、V3、V4为可用子系统状态;
4)当三相交流侧相电压Uc>Ub>0>Ua时,为扇区4,此时子系统V1、V2、V4为可用子系统状态;
5)当三相交流侧相电压Uc>Ua>0>Ub时,为扇区5,此时子系统V1、V2、V6为可用子系统状态;
6)当三相交流侧相电压Ua>Uc>0>Ub时,为扇区6,此时子系统V1、V5、V6为可用子系统状态;
其次,依据扇区划分结果,判定当前时刻三相PWM变换器交流侧三相电压状态所对应扇区;对一个控制周期,即开关周期,开关周期中的N个子区间,依据子区间系统状态 1≤n
统,对不同子系统Vm所对应状态 进行计算并选取计算结果最小的子系统; 表示当前时刻,即第k个控制周期所对应子区间n的系统状态,1≤n
5.根据权利要求1所述的一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法,其特征在于,所述步骤4具体做法是:依据当前第k个控制周期中第n个子区间系统状态 1≤n
6.根据权利要求1所述的一种三相PWM变换器电流切换预测控制方法,其特征在于,所述步骤5具体做法是:经步骤3及步骤4对一个控制周期内N个子区间的系统状态及各子区间作用最优子系统计算后,依据不同子系统Vm与开关状态组合[Sa,Sb,Sc]间关系,将判定获得N个子区间最优子系统所对应的开关状态进行重组并输出作为下一控制周期变换器开关状态,实现三相PWM变换器控制。