CN107154634A - 一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法 - Google Patents

一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107154634A
CN107154634A CN201710300037.XA CN201710300037A CN107154634A CN 107154634 A CN107154634 A CN 107154634A CN 201710300037 A CN201710300037 A CN 201710300037A CN 107154634 A CN107154634 A CN 107154634A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mrow
msub
mfrac
mtd
msup
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710300037.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘志刚
王亚绮
耿照照
胡鑫烜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201710300037.XA priority Critical patent/CN107154634A/zh
Publication of CN107154634A publication Critical patent/CN107154634A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，通过构建动车组网侧整流器交流侧电压电流动态特性关系式；通过二阶广义积分器解耦得到d‑q两相旋转坐标系电流预测模型；通过两步预测的方法对控制计算延时进行补偿；并对品质函数求关于电压变化量的偏导，得到使品质函数取得极小值的电压变化值；控制电压通过SPWM调制则可得到控制脉冲。本发明提高了控制的快速动态响应特性和谐波抑制效果，并且总谐波失真小，电流畸变小，直流侧电压超调量小，动态响应快；能有效抑制牵引网动车组电气量低频振荡问题，并且系统外部参数在小范围变化时，相比于瞬态直接电流振荡模式和振荡峰值，本车网系统未发生振荡现象。

Description

一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法
技术领域
本发明涉及高铁低频振荡抑制技术领域，具体为一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法。
背景技术
新型“交-直-交”电力机车由于其具有功率因数高、功率大、牵引力大等优势，在电气化铁路中得到了广泛应用。机车网侧整流器的控制策略是影响车网系统稳定性的一大重要因素。目前国内外针对三相系统脉冲整流器的控制方法已经有了很多研究成果。脉冲整流器控制方法主要有：间接电流，直接电流控制两种。间接电流控制以“相幅控制”为代表，直接电流控制又包括：状态反馈、滑膜控制、反馈线性化、双闭环等。瞬态直接电流控制是目前电力机车和高速动车组采用较多的控制策略。四象限整流器具有非线性，多变量、强耦合等特点，外界扰动和系统自身参数的变化对其都有很大的影响。传统的线性控制方法的控制效果已经很难得到提升，因此将非线性控制方法，例如预测控制、无源控制等引入变流器的控制中是有必要的。其中预测控制是在复杂的生产实际过程伴随提出的控制算法，因其良好的鲁棒性和良好的复杂系统控制性能而被广泛应用。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提供一种能够较好地改善了整流器的控制性能，提高控制系统稳定性，以较低的成本解决动车组-牵引网电气量低频振荡的问题的基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法。技术方案如下：
一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，包括以下步骤：
步骤A：构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式；
步骤B：构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电流预测模型；
步骤C：根据步骤B中的电流预测模型，进行两步预测延时补偿，得到两步电流预测值；
步骤D：获取电流预测模型d轴和q轴的校正项；
步骤E：将步骤C中得到的两步电流预测值和步骤D中的校正项代入品质函数，通过对品质函数求关于电压变化量的偏导，得到使品质函数取得极小值的电压变化量，将该电压变化量加上当前时刻电压值，获得下一采样周期的控制电压值；
步骤F：将步骤E中得到的控制电压值通过SPWM调制得到控制脉冲。
进一步的，所述步骤A中构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式的具体步骤如下：
根据基尔霍夫定律列出交流侧电压电流关系式：
式中：LN为车载变压器等效漏感，RN为车载变压器等效漏电阻，uN为车载变压器副边电压，iN为整流器交流侧电流，uab为整流器输入电压，t为时间变量；
单相系统中交流信号使用二阶广义积分器正交信号发生器得到信号的αβ轴分量，再通过两相静止坐标系到两相旋转坐标系的park变换得到交流信号的dq直流分量：
二阶广义积分器传递函数：
其中，uα(s)和uβ(s)为输入电压uN在两相静止坐标系下的αβ分量(uα，uβ)经拉普拉斯变换得到的s域分量；HS1为输入为uN(s)，输出为uα(s)对应的传递函数；HS2为输入为uN(s)，输出为uβ(s)对应的传递函数；KSOGI为二阶广义积分器增益参数；ω为实际角频率；
其幅频相频响应为：
其中，ωs为工频角频率，当系统稳定时，ω＝ωs；且得到|HS1|＝|HS2|＝1，∠HS1＝0°,∠HS2＝-90°，即uN(s)＝uα(s)，uβ(s)滞后uα(s)90°；
已知，两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系的Park变换阵是：
因此，得到
则d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式：
式中，uNd和uNq为uN的当前采样时刻离散化dq直流变量；uabd和uabq为uab的当前采样时刻离散化dq直流变量；iNd和iNq为iN的当前采样时刻离散化dq直流变量；uα为uN的α轴分量；iα为iN的α轴分量；uabα为uab的α轴分量。
更进一步的，所述步骤B中构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电流预测模型的具体方法为：
对电流求导近似：
得到d-q旋转坐标系下离散化电流预测模型：
式中，Ts为采样周期，k为时间t的离散量，对应当前采样时刻，k-1对应上一采样时刻，k+1代表下一采样时刻；iNd(k+1|k)和iNq(k+1|k)分别为k时刻对k+1时刻d轴和q轴的一步预测电流值；△uabd(k)为uabd(k)与uabd(k-1)的差值，△uabq(k)为uabq(k)与uabq(k-1)的差值；
所述步骤C中得到两步电流预测值为：
k+2对应下一采样时刻之后的一个采样时刻。
更进一步的，所述步骤D中校正项的获取方法为：
定义d轴和q轴校正项分别为fd、fq，则
式中，fd(k)，fq(k)为当前采样时刻校正项，f1、f2是校正参数；iNdm(k|k-1)、iNqm(k|k-1)区别于iNd(k|k-1)、iNq(k|k-1)是指包含校正项的k-1采样时刻对k采样时刻的电流预测值。
更进一步的，将所述两步电流预测值和校正项代入品质函数得到：
式中：α1为电流在d轴分量的权重系数，α2为电流在q轴分量的权重系数，β1为电压在d轴分量的权重系数，β2为电压在q轴分量的权重系数重；iNq *为整流器交流侧电流q轴分量设置值；iNd *为整流器交流侧电流d轴分量设置值，且其中Ud为整流器直流侧电压实际值，为整流器直流侧电压设置值，KP为比例参数，1/Ti为积分参数；
对品质函数求关于电压变化量的偏导数，得到能使品质函数取得极小值的电压变化量：
则下一采样周期的控制电压值为：
本发明的有益效果是：
1)本发明在控制中除了交流侧电流iN、交流侧电压uN和直流侧电压ud外，还考虑了校正项，提高了控制系统的抗干扰能力和稳定性能，能够阻尼牵引网-动车组电气量振荡的问题；
2)本发明通过二阶广义积分器获取交流电压电流dq直流分量，这种方法的优点是不仅可以对信号进行90°移相，还可以消除电路谐波的干扰，避免了延时、微分等方法来实现信号正交导致的在频率变化时锁相环响应较慢的问题；
3)本发明通过对品质函数求偏导得到使品质函数取得极小值的控制电压变化量，不仅保证预测电流值能跟踪电流设置值，还使得电压变化量在周期内浮动最小。
附图说明
图1为本发明的控制结构图。
图2为本发明的整流器等效电路图。
图3为本发明的二阶广义积分器结构图。
图4为本发明的仿真模型图。
图5a为本发明的直流侧电压Ud波形图。
图5b为本发明的交流侧电流iN波形图。
图5c为本发明的交流侧等效电压源uN波形图。
图6a为本发明车网级联仿真接入7台动车时直流侧电压波形。
图6b为本发明车网级联仿真接入7台动车时动车受端电压波形。
图6c为本发明车网级联仿真接入7台动车时动车受端电流波形。
图7a为车网级联仿真接入7台动车，Rd小范围波动时，采用瞬态直接电流控制的直流侧电压波形图。
图7b为车网级联仿真接入7台动车，Rd小范围波动时，采用模型预测电流控制的直流侧电压波形图。
图7c为车网级联仿真接入7台动车，LN小范围波动时，采用瞬态直接电流控制的直流侧电压波形图。
图7d为车网级联仿真接入7台动车，LN小范围波动时，采用模型预测电流控制的直流侧电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。本实施例以CRH3型动车组为例，根据动车组网侧整流器交流侧电压电流关系式，通过二阶广义积分器得到交流侧电压电流及整流器输入电压的dq直流分量，并得到d-q旋转坐标系下的电流预测模型；加入校正项提高算法的抗干扰能力；并通过品质函数求关于电压变化量的偏导，得到使品质函数最小的控制电压。控制结构图如图1所示。如此可以实现模型预测电流控制，并较好地改善了整流器的控制性能，提高控制系统稳定性，以较低的成本解决动车组-牵引网电气量低频振荡的问题。
本实施例的具体步骤如下：
步骤A：构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式。
动车组工作过程开始于受电弓从接触网取流，经车载变压器降压后作为网侧整流器的输入，整流器则将输入的单相交流电压变换成稳定的直流电压。本专利针对目标是两电平四象限脉冲整流器。
如图2所示，根据基尔霍夫定律可列写交流侧电压电流关系式：
式中：LN为车载变压器等效漏感，RN为车载变压器等效漏电阻，uN为车载变压器副边电压，iN为整流器交流侧电流，uab为整流器输入电压，t为时间变量。
单相系统中交流信号使用二阶广义积分器正交信号发生器得到输入αβ轴分量，再通过两相静止坐标系到两相旋转坐标系的park变换得到交流信号的dq直流分量。
二阶广义积分器实际是二阶带通滤波器，通过调节KSOGI可以改变带宽的大小，在本实施例中，设置KiSOGI＝KeSOGI＝5。二阶广义积分器结构图如图3所示。
二阶广义积分器传递函数：
其中，uα(s)和uβ(s)为输入电压uN在两相静止坐标系下的αβ分量(uα，uβ)经拉普拉斯变换得到的s域分量；HS1为输入为uN(s)，输出为uα(s)对应的传递函数；HS2为输入为uN(s)，输出为uβ(s)对应的传递函数；KSOGI为二阶广义积分器增益参数；ω为实际角频率；s是拉氏变换中特指符号。
其幅频相频响应为：
其中，ωs为工频角频率，当系统稳定时，ω＝ωs；且得到|HS1|＝|HS2|＝1，∠HS1＝0°,∠HS2＝-90°，即uN(s)＝uα(s)，uβ(s)滞后uα(s)90°；
已知，两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系的Park变换阵是：
因此，可以得到
所以，d-q旋转坐标系下电压电流关系式：
式中，uNd和uNq为uN的当前采样时刻离散化dq直流变量；uabd和uabq为uab的当前采样时刻离散化dq直流变量；iNd和iNq为iN的当前采样时刻离散化dq直流变量；uα为uN的α轴分量；iα为iN的α轴分量；uabα为uab的α轴分量。
动车组网侧整流器中，相应量的取值分别为RN＝0.06Ω，LN＝4mH，L2＝0.84mH，C2＝3mF，Cd＝6mF，Rd＝20Ω，uN＝2192sin(ωt)V。
步骤B：构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电流预测模型。
对电流求导近似：
得到d-q旋转坐标系下离散化电流预测模型：
式中，Ts为采样周期，k为时间t的离散量，对应当前采样时刻，k-1对应上一采样时刻，k+1代表下一采样时刻；iNd(k+1|k)和iNq(k+1|k)分别为k时刻对k+1时刻d轴和q轴的一步预测电流值；△uabd(k)为uabd(k)与uabd(k-1)的差值，△uabq(k)为uabq(k)与uabq(k-1)的差值。
步骤C：根据步骤B中的电流预测模型，进行两步预测延时补偿，得到两步预测后的电流iNd/q(k+2)；
其中，k+2对应下一采样时刻之后的一个采样时刻。
步骤D：校正环节设计；
定义dq轴干扰项分别为fd、fq
式中，fd(k)，fq(k)为当前采样时刻校正项，f1、f2是校正参数，设置校正系数f1＝f2＝0.01。iNdm(k|k-1)、iNqm(k|k-1)区别于iNd(k|k-1)、iNq(k|k-1)是指包含校正项的k-1采样时刻对k采样时刻的电流预测值。
步骤E：将步骤C中得到的两步电流预测值和步骤D中得到的校正项代入品质函数，通过对品质函数求关于电压变化量的偏导数，得到能使品质函数取得极小值的电压变化量，将该电压变化量加上当前时刻电压值，可获得下一采样周期控制电压值。
将所述两步电流预测值和校正项代入品质函数得到：
式中：α1为电流在d轴分量的权重系数，α2为电流在q轴分量的权重系数，β1为电压在d轴分量的权重系数，β2为电压在q轴分量的权重系数，设置权重系数α1＝α2＝1,β1＝β2＝0.002；iNq *为整流器交流侧电流q轴分量设置值，其值为0；iNd *为整流器交流侧电流d轴分量设置值，由下式计算：其中Ud为整流器直流侧电压实际值，为整流器直流侧电压设置值，本实施例取Ud *＝3000V，KP为比例参数，1/Ti为积分参数。
对品质函数求关于电压变化量的偏导数，得到能使品质函数取得极小值的电压变化量：
则下一采样周期的控制电压量为：
步骤F：步骤E中得到的控制电压通过SPWM调制得到控制脉冲。
最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型如图4所示，所得电压、电流波形如图5a，5b，5c所示，直流侧电压超调量为3.33％，峰值时间为0.1s，调节时间为0.25s，电压波动为±10V，相比常用的瞬态直接电流控制而言性能指标得到较好改善，基本无超调量，稳定后电压波动小,且THD明显减小。
将该控制算法应用于牵引网-动车组级联仿真模型中，在传统瞬态直接电流控制下，依次增加接入牵引网的动车组数量，接入动车组达到6台时，动车组和牵引网电压、电流发生明显的波动，及产生车网低频振荡现象。在基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法控制下，接入动车组达到甚至超过6台时，电气量基本稳定，如图6a，6b，6c所示，未发生低频振荡问题。
并且在外部系统参数小范围变化时，基于瞬态直接电流控制的车网耦合系统振荡模式和振荡峰值很容易受其影响，而基于模型预测电流控制的车网耦合系统未发生低频振荡，如图7a-7d所示。

Claims (5)

1.一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式；
步骤B：构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电流预测模型；
步骤C：根据步骤B中的电流预测模型，进行两步预测延时补偿，得到两步电流预测值；
步骤D：获取电流预测模型d轴和q轴的校正项；
步骤E：将步骤C中得到的两步电流预测值和步骤D中的校正项代入品质函数，通过对品质函数求关于电压变化量的偏导，得到使品质函数取得极小值的电压变化量，将该电压变化量加上当前时刻电压值，获得下一采样周期的控制电压值；
步骤F：将步骤E中得到的控制电压值通过SPWM调制得到控制脉冲。
2.根据权利要求1所述的基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤A中构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式的具体步骤如下：
根据基尔霍夫定律列出交流侧电压电流关系式：
<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>di</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mi>N</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mi>N</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> </mrow>
式中：LN为车载变压器等效漏感，RN为车载变压器等效漏电阻，uN为车载变压器副边电压，iN为整流器交流侧电流，uab为整流器输入电压，t为时间变量；
单相系统中交流信号使用二阶广义积分器正交信号发生器得到信号的αβ轴分量，再通过两相静止坐标系到两相旋转坐标系的park变换得到交流信号的dq直流分量：
二阶广义积分器传递函数：
<mrow> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>N</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </mrow> <mrow> <msup> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> <mo>+</mo> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>
<mrow> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mi>N</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <msup> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> <mo>+</mo> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中，uα(s)和uβ(s)为输入电压uN在两相静止坐标系下的αβ分量(uα，uβ)经拉普拉斯变换得到的s域分量；HS1为输入为uN(s)，输出为uα(s)对应的传递函数；HS2为输入为uN(s)，输出为uβ(s)对应的传递函数；KSOGI为二阶广义积分器增益参数；ω为实际角频率；
其幅频相频响应为：
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;&amp;omega;</mi> <mi>S</mi> </msub> </mrow> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>S</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;&amp;omega;</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mfrac> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>&amp;angle;</mo> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>arg</mi> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>|</mo> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>|</mo> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msup> <mi>&amp;omega;&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <msqrt> <mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msup> <msub> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>S</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;&amp;omega;</mi> <mi>S</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </msqrt> </mfrac> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>&amp;angle;</mo> <msub> <mi>H</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mi>arg</mi> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mrow> <msup> <mi>&amp;omega;</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>K</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>O</mi> <mi>G</mi> <mi>I</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;&amp;omega;</mi> <mi>s</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <mi>&amp;pi;</mi> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中，ωs为工频角频率，当系统稳定时，ω＝ωs；且得到|HS1|＝|HS2|＝1，
∠HS1＝0°,∠HS2＝-90°，即uN(s)＝uα(s)，uβ(s)滞后uα(s)90°；
已知，两相旋转坐标系变换到两相静止坐标系的Park变换阵是：
<mrow> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mi>&amp;beta;</mi> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>
因此，得到
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mi>N</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mi>s</mi> <mi>i</mi> <mi>n</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>i</mi> <mi>N</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mi>sin</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mi>cos</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>&amp;alpha;</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mi>sin</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mi>cos</mi> <mo>(</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <mi>t</mi> <mo>)</mo> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
则d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电压电流关系式：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>di</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;omega;</mi> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>di</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>&amp;omega;L</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
式中，uNd和uNq为uN的当前采样时刻离散化dq直流变量；uabd和uabq为uab的当前采样时刻离散化dq直流变量；iNd和iNq为iN的当前采样时刻离散化dq直流变量；uα为uN的α轴分量；iα为iN的α轴分量；uabα为uab的α轴分量。
3.根据权利要求2所述的基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤B中构建d-q旋转坐标系下动车组网侧整流器电流预测模型的具体方法为：对电流求导近似：
<mrow> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>di</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <mrow> <mi>d</mi> <mi>t</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;ap;</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mi>N</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mi>N</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> </mfrac> </mrow>
得到d-q旋转坐标系下离散化电流预测模型：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
式中，Ts为采样周期，k为时间t的离散量，对应当前采样时刻，k-1对应上一采样时刻，k+1代表下一采样时刻；iNd(k+1|k)和iNq(k+1|k)分别为k时刻对k+1时刻d轴和q轴的一步预测电流值；△uabd(k)为uabd(k)与uabd(k-1)的差值，△uabq(k)为uabq(k)与uabq(k-1)的差值；
所述步骤C中得到两步电流预测值为：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
k+2对应下一采样时刻之后的一个采样时刻。
4.根据权利要求3所述的基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，所述步骤D中校正项的获取方法为：
定义d轴和q轴校正项分别为fd、fq，则
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>f</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>f</mi> <mi>q</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>f</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> <mi>m</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
式中，fd(k)，fq(k)为当前采样时刻校正项，f1、f2是校正参数；iNdm(k|k-1)、iNqm(k|k-1)区别于iNd(k|k-1)、iNq(k|k-1)是指包含校正项的k-1采样时刻对k采样时刻的电流预测值。
5.根据权利要求4所述的基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法，其特征在于，得到控制电压值的具体步骤为：
将所述两步电流预测值和校正项代入品质函数得到：
<mrow> <mi>w</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msup> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>2</mn> </msub> <msup> <mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <msup> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>2</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>1</mn> </msub> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>2</mn> </msub> <msubsup> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>q</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中：α1为电流在d轴分量的权重系数，α2为电流在q轴分量的权重系数，β1为电压在d轴分量的权重系数，β2为电压在q轴分量的权重系数重；iNq *为整流器交流侧电流q轴分量设置值；iNd *为整流器交流侧电流d轴分量设置值，且其中Ud为整流器直流侧电压实际值，为整流器直流侧电压设置值，KP为比例参数，1/Ti为积分参数；
对品质函数求关于电压变化量的偏导数，得到能使品质函数取得极小值的电压变化量：
<mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>L</mi> <mi>N</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>{</mo> <msup> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>}</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> <mrow> <msubsup> <mi>T</mi> <mi>s</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>&amp;alpha;</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>L</mi> <mi>N</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <msub> <mi>&amp;beta;</mi> <mn>2</mn> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>{</mo> <msup> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mo>*</mo> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>N</mi> </msub> </mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>&amp;omega;i</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>|</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>s</mi> </msub> <msub> <mi>L</mi> <mi>N</mi> </msub> </mfrac> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mo>}</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
则下一采样周期的控制电压值为：
<mrow> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> </msup> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>*</mo> </msup> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <msub> <mi>u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Delta;u</mi> <mrow> <mi>a</mi> <mi>b</mi> <mi>q</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>k</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>.</mo> </mrow> 3
CN201710300037.XA 2017-05-02 2017-05-02 一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法 Pending CN107154634A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710300037.XA CN107154634A (zh) 2017-05-02 2017-05-02 一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710300037.XA CN107154634A (zh) 2017-05-02 2017-05-02 一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107154634A true CN107154634A (zh) 2017-09-12

Family

ID=59794039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710300037.XA Pending CN107154634A (zh) 2017-05-02 2017-05-02 一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107154634A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107994824A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 华南理工大学 一种基于电流闭环和补偿的异步电机低频振荡抑制方法
CN109193697A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 西南交通大学 基于状态观测器模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法
CN110190753A (zh) * 2019-05-29 2019-08-30 哈尔滨工程大学 一种直流变换器状态反馈模型预测控制方法
CN110308325A (zh) * 2019-07-12 2019-10-08 中国铁道科学研究院集团有限公司 动车组过电压控制方法及系统
CN111181176A (zh) * 2020-01-09 2020-05-19 西南交通大学 一种牵引供电系统低频阻尼自适应补偿装置及其控制方法
CN111262244A (zh) * 2020-03-06 2020-06-09 西南交通大学 基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法
CN111293942A (zh) * 2020-03-07 2020-06-16 西南交通大学 一种车网系统多工况运行下的性能改善方法
CN111355388A (zh) * 2020-01-17 2020-06-30 华中科技大学 一种基于两步模型预测控制的mmc桥臂电流控制方法及系统
CN113258837A (zh) * 2021-06-07 2021-08-13 中国矿业大学 一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置
CN113315145A (zh) * 2021-06-02 2021-08-27 西南交通大学 高速列车统一dq阻抗模型的建立方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104143836A (zh) * 2014-08-15 2014-11-12 中国科学院电工研究所 具有频率自适应特性的逆变器无交流电压传感器控制方法
CN104734545A (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 西安交通大学 基于模型预测和电压平方控制的pwm整流器的控制方法
CN106208744A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 西南交通大学 一种基于两步预测电流控制器的动车组整流器的控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104143836A (zh) * 2014-08-15 2014-11-12 中国科学院电工研究所 具有频率自适应特性的逆变器无交流电压传感器控制方法
CN104734545A (zh) * 2015-03-24 2015-06-24 西安交通大学 基于模型预测和电压平方控制的pwm整流器的控制方法
CN106208744A (zh) * 2016-08-31 2016-12-07 西南交通大学 一种基于两步预测电流控制器的动车组整流器的控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUAN XIANG ETC: "A Model-Based Predictive Direct Power Control for Traction Line-Side Converter in High-Speed Railway", 《2016 IEEE TRANSPORTATION ELECTRIFICATION CONFERENCE AND EXPO》 *
马宏伟 等: "电流环模型预测控制在PWM整流器中的应用", 《电工技术学报》 *

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107994824A (zh) * 2017-12-15 2018-05-04 华南理工大学 一种基于电流闭环和补偿的异步电机低频振荡抑制方法
CN109193697A (zh) * 2018-08-30 2019-01-11 西南交通大学 基于状态观测器模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法
CN109193697B (zh) * 2018-08-30 2021-08-03 西南交通大学 基于状态观测器模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法
CN110190753B (zh) * 2019-05-29 2021-01-05 哈尔滨工程大学 一种直流变换器状态反馈模型预测控制方法
CN110190753A (zh) * 2019-05-29 2019-08-30 哈尔滨工程大学 一种直流变换器状态反馈模型预测控制方法
CN110308325A (zh) * 2019-07-12 2019-10-08 中国铁道科学研究院集团有限公司 动车组过电压控制方法及系统
CN110308325B (zh) * 2019-07-12 2021-04-09 中国铁道科学研究院集团有限公司 动车组过电压控制方法及系统
CN111181176A (zh) * 2020-01-09 2020-05-19 西南交通大学 一种牵引供电系统低频阻尼自适应补偿装置及其控制方法
CN111181176B (zh) * 2020-01-09 2022-03-25 西南交通大学 一种牵引供电系统低频阻尼自适应补偿装置及其控制方法
CN111355388A (zh) * 2020-01-17 2020-06-30 华中科技大学 一种基于两步模型预测控制的mmc桥臂电流控制方法及系统
CN111355388B (zh) * 2020-01-17 2021-07-27 华中科技大学 一种基于两步模型预测控制的mmc桥臂电流控制方法及系统
CN111262244A (zh) * 2020-03-06 2020-06-09 西南交通大学 基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法
CN111262244B (zh) * 2020-03-06 2022-07-01 西南交通大学 基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法
CN111293942A (zh) * 2020-03-07 2020-06-16 西南交通大学 一种车网系统多工况运行下的性能改善方法
CN111293942B (zh) * 2020-03-07 2023-05-05 西南交通大学 一种车网系统多工况运行下的性能改善方法
CN113315145A (zh) * 2021-06-02 2021-08-27 西南交通大学 高速列车统一dq阻抗模型的建立方法
CN113258837A (zh) * 2021-06-07 2021-08-13 中国矿业大学 一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置
CN113258837B (zh) * 2021-06-07 2022-10-21 中国矿业大学 一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107154634A (zh) 一种基于模型预测电流控制的高铁低频振荡抑制方法
CN108023352B (zh) 抑制分布式发电谐振的电网高频阻抗重塑装置及方法
CN103036236A (zh) 宽频域多类型谐波综合治理系统的控制方法
CN105119307A (zh) 一种基于自抗扰控制的高铁牵引网低频振荡抑制方法
CN102710105A (zh) 一种应用于lcl滤波pwm变流器的有源阻尼控制装置
CN102223094A (zh) 电力转换系统及其中lc电路阻尼方法
CN111368442B (zh) 一种高速铁路车网系统谐波稳定性分析方法
CN102882361A (zh) 用pwm消除z源ac/ac变换器中谐波的方法
CN109473987B (zh) 一种基于碳化硅的高频谐波并联补偿装置
CN105743091A (zh) 一种有源电力滤波器的双环解耦控制方法
CN105048463A (zh) 基于电容电流反馈的hapf谐振抑制方法
CN107579666B (zh) 基于mmc矩阵变换器的多功能混合型电力电子变压器及控制方法
CN105375809A (zh) 一种基于输出反馈解耦的pwm变流器低开关频率控制方法
CN101026302A (zh) 混合型有源滤波器的分频控制方法
CN107968406B (zh) 一种有源电力滤波器抗饱和频率自适应重复控制方法
CN105552936B (zh) 高速铁路牵引网的低频振荡抑制方法和系统
CN111293942A (zh) 一种车网系统多工况运行下的性能改善方法
CN109193697B (zh) 基于状态观测器模型预测控制的高铁低频振荡抑制方法
CN106253276A (zh) 一种融合抗扰动技术的三相三电平有源滤波器控制方法
CN112564131B (zh) Lcc-hvdc系统功率振荡阻尼抑制方法及系统
CN110445132B (zh) 一种用于动车组整流器的模糊pi控制器的设计方法
CN111262244B (zh) 基于自反馈校正装置模型控制的高铁低频振荡抑制方法
CN110880790B (zh) 含lcl拓扑结构的并网功率变换器的控制方法
Feng et al. Active power filter dead-beat repetition control
CN107994589B (zh) 三相四线制静止无功发生器的控制方法及控制电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170912