1.一种基于电流源型变换器的无源积分终端滑模预测控制方法,其特征在于:将无源控制与预测控制结合,通过建立基于阻尼注入的欧拉‑拉格朗日模型,使系统满足能量耗散率,抑制变换器中LC滤波器引起的谐振,再将积分终端滑模控制与无源预测控制结合,计算变换器输出电流矢量参考值,通过代价函数求解出最优矢量,完成矢量寻优控制;
所述控制方法具体包括以下步骤:
步骤1:将三相电网电压采样值uga、ugb、ugc,电网电流采样值ia、ib、ic,电容电压采样值uca、ucb、ucc进行Clark变换,得到两相静止坐标系下的电网电压ugα、ugβ,电网电流iα、iβ,电容电压ucα、ucβ;
步骤2:采用Heun’s离散化方法,构建三相电流源型变换器的一步预测表达式:其中,TS为采样周期,L为网侧滤波电感,C为网侧滤波电容,R为网侧电感串联等效电阻,iw为电流源型变换器输入电流矢量;
步骤3:基于网侧电感电流状态方程和网侧电容电压状态方程设计无源控制率,通过向系统注入阻尼,使系统满足能量耗散率快速收敛至稳定状态;
具体步骤如下:
建立系统网侧电感电流的状态方程与网侧电容电压的状态方程:将系统的状态方程构建为欧拉‑拉格朗日模型的形式,得到基于系统状态变量x的欧拉‑拉格朗日误差方程为:其中,xe为状态变量的误差,J为互联矩阵,R为正定的阻尼矩阵,u为系统的控制输入矩阵:为消除耦合矩阵,对公式(6)两侧加入附加项‑Jxe,并通过加入Raxe表示注入虚拟阻尼能使系统快速收敛至稳定,最终得公式(8)如下:为使系统跟踪上给定信号,公式(8)左侧误差项xe应为0,求得此时系统的控制输入矩阵u为:此时系统的电容电压参考值,变换器电流矢量参考值为:步骤4:将无源控制率中电容电压参考给定与预测值的差值替换为积分终端滑模控制率,构建积分终端滑模面,并采用双幂次趋近律,产生电流源型变换器新的参考电流矢量;
具体步骤如下:
构建积分终端滑模面,并采用双幂次趋近律:
其中,
将公式(11)代入公式(12),并与公式(10)中 项联立,同时将电容电压参考给定与电容电压预测值的误差项替换为积分终端滑模控制率,求得变换器输入电流参考值为:*
其中,e为电容电压参考值uc与电容电压预测值uc(k+1)的差值,δ为积分终端滑模面,为双幂次趋近律,可调参数γ1、γ2、n1、n2、k1、k2均为正值,且0<α<1,β>1;
步骤5:根据直流侧电感电流Idc,求得电流源型变换器9个输入电流矢量;
步骤6:将步骤4中计算得到的电流源型变换器新的参考电流矢量,与步骤5中得到的9个输入电流矢量送入代价函数进行计算,求解出令代价函数最小的矢量作为k时刻的控制输入;
代价函数如下:
步骤7:用Matlab/Simulink搭建仿真模型,进行验证。