CN107546998A - 一种基于双环预测控制的切换型控制方法 - Google Patents

一种基于双环预测控制的切换型控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107546998A
CN107546998A CN201710614643.9A CN201710614643A CN107546998A CN 107546998 A CN107546998 A CN 107546998A CN 201710614643 A CN201710614643 A CN 201710614643A CN 107546998 A CN107546998 A CN 107546998A
Authority
CN
China
Prior art keywords
represented
variable
state
control
value
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.)
Granted
Application number
CN201710614643.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107546998B (zh
Inventor
杜贵平
黎嘉健
柳志飞
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201710614643.9A priority Critical patent/CN107546998B/zh
Priority to PCT/CN2017/120375 priority patent/WO2019019555A1/zh
Priority to JP2019548986A priority patent/JP6866985B2/ja
Priority to US16/089,383 priority patent/US11012000B2/en
Publication of CN107546998A publication Critical patent/CN107546998A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107546998B publication Critical patent/CN107546998B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • 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
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
    • 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
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • 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
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
    • 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
    • H02M1/126—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output using passive filters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

本发明公布了一种基于双环预测控制的切换型控制方法，属于电力电子变流技术、工业控制领域。该发明以双环预测控制为基础，外环控制采用无差拍控制，提升系统（系统是指控制方法的实施对象，一般是指电力电子变换器）的总体性能；内环控制采用一种切换型控制方法：当系统处于稳态时采用无差拍控制保证系统的稳态精度并实现固定开关频率；当系统处于暂态时切换至有限控制集模型预测控制保证系统快速过渡至稳态。本发明公布的一种基于双环预测控制的切换型控制方法兼备两种预测控制的各自优点，而且外环采用无差拍控制大大提升系统的总体性能，可以很好地满足电力电子系统的工作要求。

Description

一种基于双环预测控制的切换型控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子变流和工业控制技术，尤其涉及一种基于双环预测控制的切换型控制方法，属于电力电子变流技术领域。
背景技术
随着碳化硅等宽禁带功率器件的逐步成熟和推广应用，功率变换器的开关频率在不断提升，与之对应的控制方法成为研究主流。传统的双环控制中，外环主要有比例积分(Proportional-Integral,PI)控制和滑膜控制，但是其动态性能不高。系统(系统是指控制方法的实施对象，一般是电力电子变换器，在本发明当中指的是单相电压型逆变器)的性能与外环控制和内环控制都有紧密联系，如何通过外环控制提升系统的整体性能是值得深入研究的方面。
目前常用的预测控制方法是无差拍控制和有限控制集模型预测控制。无差拍控制可以实现被控量在一个控制周期内对参考量的跟踪，具有优良的稳态性能，可以实现固定的开关频率，但是调制单元的存在使无差拍控制的动态性能受限。有限控制集模型预测控制直接利用变换器的离散特性和开关状态有限的特性，具有无需调制器，动态响应快和易增加非线性约束等优点，但开关频率不固定造成滤波器设计困难，控制性能受到了一定的限制。如何将两种控制方法的优点结合在一起，实现两种控制策略的合理切换，具有很大的现实意义。
发明内容
针对现有控制策略的不足，本发明目的在于提供一种基于双环预测控制的切换型控制方法。该方法以双环预测控制为基础，外环控制采用无差拍控制，提升系统的总体性能；内环控制采用一种切换型控制方法：当系统处于稳态时采用无差拍控制保证系统的稳态精度并实现固定开关频率，当系统处于暂态时切换至有限控制集模型预测控制保证系统快速过渡至稳态。
本发明的目的可以通过以下技术方案之一来实现。
一种基于双环预测控制的切换型控制方法，主要步骤如下：
(S1)列出系统(本发明所述系统是指控制方法的实施对象，一般是电力电子变换器)离散时刻的状态方程，并进行离散化；
(S2)测量系统的状态变量，控制输入变量，被控输出变量和干扰变量；
(S3)电压外环控制采用无差拍控制，计算电流内环参考值；
(S4)定义一种切换函数，判断系统所处状态；
(S5)根据(S4)的判断条件，当判断系统处于稳态时，内环采用无差拍控制；当判断系统处于暂态时，内环采用有限控制集模型预测控制。
进一步地，在(S1)中，根据基尔霍夫电压定律(Kirchhoff Voltage Law,KVL) 和基尔霍夫电流定律(Kirchhoff Current Law,KCL)列出系统离散时刻的状态方程：
d[]/dt表示状态变量的微分值；L、C分别表示单相电压型逆变器的滤波电感值和滤波电容值；V0(k)、 iL(k)分别表示逆变器k采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；Vin(k)表示k采样时刻逆变桥交流侧电压值，作为系统的干扰变量；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值,作为系统的干扰变量；yc(k)表示k采样时刻的被控输出变量值；设定系统的采样周期为T，根据前进欧拉法对该状态方程进行离散化，可得：
(V0(k+1)、iL(k+1)分别表示k+1采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量； V0(k)、iL(k)分别表示逆变器k采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；Vin(k)表示k采样时刻逆变桥交流侧电压值，作为系统的干扰变量；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值,作为系统的干扰变量；yc(k)表示k采样时刻的被控输出变量值；L、C分别表示单相电压型逆变器的滤波电感值和滤波电容值；T是系统的采样周期。
进一步地，在(S2)中，测量系统的状态变量V0(k)、iL(k)，控制输入变量 Vr(k)，被控输出变量yc(k)和干扰变量Vin(k)、i0(k)。
进一步地，在(S3)中，外环控制采用无差拍控制提升系统的总体性能；根据(S1)得到系统离散KCL方程：结合无差拍控制原理：Vr(k+1)-V0(k+1)＝0，V0(k+1)表示k+1采样时刻的输出电压值；Vr(k+1) 表示k+1采样时刻V0(k+1)对应的参考电压值，可得电流内环控制参考值的计算式：ir(k)表示k采样时刻滤波电感电流iL(k)的参考电流值；Vr(k+1)表示k+1采样时刻V0(k+1)对应的参考电压值；V0(k)表示 k采样时刻的输出电压值；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值；C表示滤波电容值；T表示系统的采样周期。
进一步地，在(S4)中，定义一种切换函数 Jsw(k)＝|(Vr(k)-V0(k))2-(Vr(k-1)-V0(k-1))2|，Jsw(k)表示k采样时刻切换函数值； V0(k)表示k采样时刻的输出电压值；Vr(k)表示k采样时刻V0(k)对应的参考电压值；V0(k-1)表示k-1采样时刻的输出电压值；Vr(k-1)表示k-1采样时刻V0(k-1) 对应的参考电压值；设切换点阈值为emax，将Jsw(k)与emax进行对比；当 Jsw(k)>emax，判断系统处于暂态；当Jsw(k)<emax，判断系统处于稳态。
进一步地，在(S5)中，根据(S4)的判断条件，当判断系统处于稳态时，内环控制采用无差拍控制，减小系统的稳态误差并实现固定开关频率；当判断系统处于暂态时，内环控制采用有限控制集模型预测控制保证系统快速过渡至稳态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.外环采用无差拍控制大大提升系统的整体性能；
2.当系统处于稳态时，可以减少系统的稳态误差；
3.当系统处于暂态时，可以保证系统可以从暂态快速过渡至稳态；
4.系统处于稳态时可以实现固定开关频率。
附图说明
图1是本发明的一种基于双环预测控制的切换型控制方法示意图。
图2是应用本发明的MATLAB仿真稳态输出电压波形效果图。
图3是应用本发明的MATLAB仿真稳态输出电压THD效果图。
图4是应用本发明的MATLAB仿真参考电压变化时输出电压动态响应效果图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。
如图1所示，一种基于双环预测控制的切换型控制方法示意图，
下面以单相电压型逆变器为例进行说明。其具体步骤如下。
(S1)根据基尔霍夫电压定律(Kirchhoff Voltage Law,KVL)和基尔霍夫电流定律(Kirchhoff Current Law,KCL)列出系统(本发明所述系统是指控制方法的实施对象，一般是电力电子变换器，在本实例当中指的是单相电压型逆变器)离散时刻的状态方程：
式中：d[]/dt表示状态变量的微分值；L、C分别表示单相电压型逆变器的滤波电感值和滤波电容值；V0(k)、iL(k)分别表示逆变器k采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；Vin(k)表示k采样时刻逆变桥交流侧电压值，作为系统的干扰变量；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值,作为系统的干扰变量；yc(k)表示k采样时刻的被控输出变量值。
设系统的采样周期为T，根据前进欧拉法，对状态方程中微分项进行离散化，得系统离散化的状态方程：
式中：V0(k+1)、iL(k+1)分别表示k+1采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；V0(k)、iL(k)分别表示逆变器k采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；Vin(k)表示k采样时刻逆变桥交流侧电压值，作为系统的干扰变量；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值,作为系统的干扰变量；yc(k)表示k采样时刻的被控输出变量值；L、C分别表示单相电压型逆变器的滤波电感值和滤波电容值；T是系统的采样周期。
(S2)测量系统的状态变量V0(k)、iL(k)，控制输入变量Vr(k)，被控输出变量yc(k)和干扰变量Vin(k)、i0(k)。
(S3)为提高系统的整体性能，外环采用无差拍控制。根据(S1)的离散化状态方程，可以得到系统的KCL方程：
根据无差拍控制原理：
Vr(k+1)-V0(k+1)＝0 (4)
式中：V0(k+1)表示k+1采样时刻的输出电压值；Vr(k+1)表示k+1采样时刻 V0(k+1)对应的参考电压值。
结合式(3)和(4)可以得到外环控制的控制率：
式中：ir(k)表示k采样时刻滤波电感电流iL(k)的参考电流值；Vr(k+1)表示k+1 采样时刻V0(k+1)对应的参考电压值；V0(k)表示k采样时刻的输出电压值；i0(k) 表示k采样时刻的输出电流值；C表示滤波电容值；T表示系统的采样周期。
将式(5)计算得到的电流值作为参考信号输入至内环控制器。
(S4)为增强切换点的灵敏性和有效性，我们定义以下切换函数：
Jsw(k)＝|(Vr(k)-V0(k))2-(Vr(k-1)-V0(k-1))2| (6)
式中：Jsw(k)表示k采样时刻的切换函数值；V0(k)表示k采样时刻的输出电压值；Vr(k)表示k采样时刻V0(k)对应的参考电压值；V0(k-1)表示k-1采样时刻的输出电压值；Vr(k-1)表示k-1采样时刻V0(k-1)对应的参考电压值。
根据系统的要求，设切换点阈值为emax，将Jsw(k)与emax进行对比。当 Jsw(k)>emax，判断系统处于暂态；当Jsw(k)<emax，判断系统处于稳态。
(S5)根据(S4)的判断结果，选择适用不同情况的内环控制方法。
当Jsw(k)<emax，判断系统已经进入稳态，电流内环控制采用无差拍控制。此时，根据式(2)可以得到系统离散形式KVL方程：
Vin(k)具有另外一种表达式：
Vin(k)＝d*Vdc (8)
式中：Vin(k)表示k采样时刻逆变器的逆变桥交流侧电压值；Vdc表示直流侧电压值；d*表示调制信号。
根据无差拍控制控制原理：
ir(k+1)-iL(k+1)＝0 (9)
式中：iL(k+1)表示k+1采样时刻的滤波电感电流值；ir(k+1)表示k+1采样时刻iL(k+1)对应的参考电流值。
结合式(7)、(8)和(9)可以得到电流内环控制的控制率，即得调制信号：
将调制信号输入至调制单元与三角波进行比较，计算开关组合并作用于逆变器，进而对输出电压进行控制。
当Jsw(k)>emax时，判断系统处于暂态，此时电流内环控制切换至有限控制集模型预测控制。此时，系统离散化KVL方程如式(7)所示，改写式(7)可以得到预测电流计算式：
电力电子变换器通过控制可控开关管的开通和关断来实现控制目标，而每个开关只有两个状态：开和关，所有的开关函数都由这两种状态组合。定义开关状态如下：
备选电压矢量Vin(k)和开关组合的关系如表1所示(Vdc是逆变器的直流侧电压值)。
表1备选电压Vin(k)与开关组合的关系
将备选电压矢量带入式(11)，得到不同的预测电流值。定义一个目标函数如下：
J＝|ir(k+1)-ip(k+1)| (13)
式中：ir(k+1)是k+1时刻的参考电流值，ip(k+1)表示k+1时刻的预测电流值； J表示目标函数值。
将不同的预测电流值代入式(13)，把使J值最小所对应的开关组合作用于逆变器。
如图2、图3和图4所示，是应用本发明的MATLAB仿真效果图。图2是应用本发明的MATLAB仿真稳态输出电压波形效果图(横坐标表示时间，纵坐标表示输出电压值)。图3是应用本发明的MATLAB仿真稳态输出电压THD 效果图(横坐标表示频率值，纵坐标表示傅立叶分解后对应频率值下的电压值)。图4是应用本发明的MATLAB仿真参考电压变化时输出电压动态响应效果图(横坐标表示时间，纵坐标表示输出电压值；实线曲线和虚线曲线分别代表参考电压和实际输出电压，除中间小部分，其余都是非常接近)。
具体仿真参数如表2所示。
表2仿真参数
将上述算法通过C语言编写到MATLAB的FUNTION模块，将采样的变量值输入到FUNTION模块，经过计算输出当前时刻的开关组合并作用于开关变换器。
如图2和图3所示，稳态时输出电压波形好，电压畸变率低。根据图4描述，当参考电压值发生变化时，有限控制集模型预测控制使系统更快过渡至稳态，具有很好的动态性能。
本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。

Claims (6)

1.一种基于双环预测控制的切换型控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(S1)列出系统离散时刻的状态方程，并进行离散化；(S2)测量系统的状态变量，控制输入变量，被控输出变量和干扰变量；(S3)电压外环控制采用无差拍控制，计算电流内环参考值；(S4)定义一种切换函数，判断系统所处状态；(S5)根据(S4)的判断条件，当判断系统处于稳态时，内环采用无差拍控制；当判断系统处于暂态时，内环采用有限控制集模型预测控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于双环预测控制的切换型控制方法，其特征在于：在(S1)中，根据基尔霍夫电压定律(Kirchhoff Voltage Law,KVL)和基尔霍夫电流定律(Kirchhoff Current Law,KCL)列出系统离散时刻的状态方程：
d[]/dt表示状态变量的微分值；L、C分别表示单相电压型逆变器的滤波电感值和滤波电容值；V0(k)、iL(k)分别表示逆变器k采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；Vin(k)表示k采样时刻逆变桥交流侧电压值，作为系统的干扰变量；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值,作为系统的干扰变量；yc(k)表示k采样时刻的被控输出变量值；设定系统的采样周期为T，根据前进欧拉法对该状态方程进行离散化，可得：
V0(k+1)、iL(k+1)分别表示k+1采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；V0(k)、iL(k)分别表示逆变器k采样时刻的输出电压值和滤波电感电流值，作为系统的状态变量；Vin(k)表示k采样时刻逆变桥交流侧电压值，作为系统的干扰变量；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值,作为系统的干扰变量；yc(k)表示k采样时刻的被控输出变量值；L、C分别表示单相电压型逆变器的滤波电感值和滤波电容值；T是系统的采样周期。
3.根据权利要求1所述的一种基于双环预测控制的切换型控制方法，其特征在于：在(S2)中，测量系统的状态变量V0(k)、iL(k)，控制输入变量Vr(k)，被控输出变量yc(k)和干扰变量Vin(k)、i0(k)。
4.根据权利要求1所述的一种基于双环预测控制的切换型控制方法，其特征在于：在(S3)中，外环控制采用无差拍控制提升系统的总体性能；根据(S1)得到系统离散KCL方程：结合无差拍控制原理：Vr(k+1)-V0(k+1)＝0，V0(k+1)表示k+1采样时刻的输出电压值；Vr(k+1)表示k+1采样时刻V0(k+1)对应的参考电压值，可得电流内环控制参考值的计算式：ir(k)表示k采样时刻滤波电感电流iL(k)的参考电流值；Vr(k+1)表示k+1采样时刻V0(k+1)对应的参考电压值；V0(k)表示k采样时刻的输出电压值；i0(k)表示k采样时刻的输出电流值；C表示滤波电容值；T表示系统的采样周期。
5.根据权利要求1所述的一种基于双环预测控制的切换型控制方法，其特征在于：在(S4)中，定义一种切换函数Jsw(k)＝|(Vr(k)-V0(k))2-(Vr(k-1)-V0(k-1))2|，Jsw(k)表示k采样时刻切换函数值；V0(k)表示k采样时刻的输出电压值；Vr(k)表示k采样时刻V0(k)对应的参考电压值；V0(k-1)表示k-1采样时刻的输出电压值；Vr(k-1)表示k-1采样时刻V0(k-1)对应的参考电压值；设切换点阈值为emax，将Jsw(k)与emax进行对比；当Jsw(k)>emax，判断系统处于暂态；当Jsw(k)<emax，判断系统处于稳态。
6.根据权利要求1所述的一种基于双环预测控制的切换型控制方法，其特征在于：在(S5)中，根据(S4)的判断条件，当判断系统处于稳态时，内环控制采用无差拍控制，减小系统的稳态误差并实现固定开关频率；当判断系统处于暂态时，内环控制采用有限控制集模型预测控制保证系统快速过渡至稳态。
CN201710614643.9A 2017-07-25 2017-07-25 一种基于双环预测控制的切换型控制方法 Active CN107546998B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710614643.9A CN107546998B (zh) 2017-07-25 2017-07-25 一种基于双环预测控制的切换型控制方法
PCT/CN2017/120375 WO2019019555A1 (zh) 2017-07-25 2017-12-30 一种基于双环预测控制的切换型控制方法
JP2019548986A JP6866985B2 (ja) 2017-07-25 2017-12-30 デュアルループ予測制御に基づく切り替え制御方法
US16/089,383 US11012000B2 (en) 2017-07-25 2017-12-30 Switching type control method based on double loop predictive control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710614643.9A CN107546998B (zh) 2017-07-25 2017-07-25 一种基于双环预测控制的切换型控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107546998A true CN107546998A (zh) 2018-01-05
CN107546998B CN107546998B (zh) 2019-12-10

Family

ID=60970792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710614643.9A Active CN107546998B (zh) 2017-07-25 2017-07-25 一种基于双环预测控制的切换型控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11012000B2 (zh)
JP (1) JP6866985B2 (zh)
CN (1) CN107546998B (zh)
WO (1) WO2019019555A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112684696A (zh) * 2020-12-14 2021-04-20 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种光伏发电系统内部pi控制器的稳态控制方法及装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112865527B (zh) * 2020-12-25 2022-03-25 重庆大学 基于二阶滑模控制的Boost DC-DC变换器固定频率的控制系统及控制方法
CN113422551B (zh) * 2021-05-31 2022-06-21 江苏大学 一种带功率因数校正的开关磁阻电机速度控制系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078324A (zh) * 2013-02-06 2013-05-01 河海大学常州校区 基于模糊pi复合控制的有源滤波器电流自适应控制方法
CN105305448A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 河海大学常州校区 基于模糊pi复合控制的有源滤波器自抗扰控制方法
CN105356772A (zh) * 2015-11-01 2016-02-24 华南理工大学 基于改进型模型预测控制的三相pwm整流的控制方法
CN105391271A (zh) * 2015-11-01 2016-03-09 华南理工大学 应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0744841B2 (ja) * 1986-04-22 1995-05-15 三菱電機株式会社 電力変換器の制御回路
JPS6469265A (en) * 1987-09-09 1989-03-15 Mitsubishi Electric Corp Controlling circuit for converter
JP2567158B2 (ja) * 1991-04-26 1996-12-25 株式会社東芝 制御装置
AU2001288856A1 (en) * 2000-09-15 2002-03-26 Advanced Micro Devices Inc. Adaptive sampling method for improved control in semiconductor manufacturing
KR100545294B1 (ko) * 2002-05-10 2006-01-24 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법, 성능측정방법,캘리브레이션 방법 및 컴퓨터 프로그램
US7902803B2 (en) * 2005-03-04 2011-03-08 The Regents Of The University Of Colorado Digital current mode controller
WO2009086220A1 (en) * 2007-12-21 2009-07-09 University Of Florida Systems and methods for offset-free model predictive control
CN103326609B (zh) 2012-03-22 2016-06-29 张家港智电柔性输配电技术研究所有限公司 一种三相电压型并网变流器控制方法
EP2725706A1 (en) * 2012-10-23 2014-04-30 ABB Technology AG Model predictive control with reference tracking
CN102891615A (zh) 2012-10-26 2013-01-23 河南师范大学 不平衡电压下pwm整流器输出功率稳定的无差拍控制方法
JP6097170B2 (ja) * 2013-07-23 2017-03-15 アズビル株式会社 制御装置および制御方法
EP2908424A1 (en) 2014-02-17 2015-08-19 ABB Technology AG Control of an electrical modular multilevel converter with different sample rates
AT513776B1 (de) * 2014-04-08 2015-09-15 Avl List Gmbh Verfahren und Regler zur modellprädiktiven Regelung eines mehrphasigen DC/DC-Wandlers
WO2015164362A1 (en) * 2014-04-21 2015-10-29 Massachusetts Institute Of Technology Compositions and methods comprising rhenium for the treatment of cancers
CN103944190B (zh) * 2014-04-30 2016-02-10 湖南大学 一种三相双模式逆变器的稳态控制方法
CN105391285A (zh) 2015-11-01 2016-03-09 华南理工大学 一种基于无差拍和三角波比较的三相pwm整流控制方法
TWI626459B (zh) * 2016-08-17 2018-06-11 財團法人工業技術研究院 使用狀態觀察器之濾波電容電流無感測器偵測方法與裝置
CN106911147B (zh) 2017-04-19 2019-10-15 福州大学 一种含延时补偿的有限集模型预测电压控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078324A (zh) * 2013-02-06 2013-05-01 河海大学常州校区 基于模糊pi复合控制的有源滤波器电流自适应控制方法
CN105356772A (zh) * 2015-11-01 2016-02-24 华南理工大学 基于改进型模型预测控制的三相pwm整流的控制方法
CN105391271A (zh) * 2015-11-01 2016-03-09 华南理工大学 应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法
CN105305448A (zh) * 2015-11-20 2016-02-03 河海大学常州校区 基于模糊pi复合控制的有源滤波器自抗扰控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MD. PARVEZ AKTER 等: "Modified Model Predictive Control of a Bidirectional AC–DC Converter Based on Lyapunov Function for Energy Storage Systems", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 *
RICARDO P. AGUILERA 等: "Finite-Control-Set Model Predictive Control With Improved Steady-State Performance", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL INFORMATICS》 *
SAMIR KOURO 等: "Model Predictive Control—A Simple and Powerful Method to Control Power Converters", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112684696A (zh) * 2020-12-14 2021-04-20 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种光伏发电系统内部pi控制器的稳态控制方法及装置
CN112684696B (zh) * 2020-12-14 2022-09-06 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种光伏发电系统内部pi控制器的稳态控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019019555A1 (zh) 2019-01-31
US20200304040A1 (en) 2020-09-24
US11012000B2 (en) 2021-05-18
JP6866985B2 (ja) 2021-04-28
JP2020512627A (ja) 2020-04-23
CN107546998B (zh) 2019-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105099200B (zh) 移相控制双有源桥直流变换器交流相量分析法及建模方法
CN105391271B (zh) 应用于电力电子系统的低频快速有限集模型预测控制方法
CN106786647A (zh) 一种三相四线制并联apf双闭环非线性复合控制方法
CN106549399B (zh) 一种基于滑模pi复合控制算法的并联apf直流侧电压控制方法
CN106685232A (zh) 双有源全桥变流器全功率范围内的高效率的调制方法
CN107453627B (zh) 一种有限集模型预测控制的定频控制方法
CN106385196A (zh) 一种基于电流纹波实时预测模型的三电平电压源变开关频率控制方法
CN103746584B (zh) 基于载波偏置的多电平逆变器中点电压平衡控制方法
CN107546998A (zh) 一种基于双环预测控制的切换型控制方法
CN103825480B (zh) 一种多路输出的磁轴承开关功放数字单周期控制方法
CN105071677B (zh) 用于两电平三相并网逆变器的电流预测控制方法
CN107834815B (zh) 一种基于双矢量作用的有限控制集模型预测控制方法
CN108039822A (zh) 一种双有源全桥直流变换器的瞬时电流控制方法
CN109067217B (zh) 三相电压型pwm整流器的线性自抗扰控制器的设计方法
CN103904922A (zh) 一种基于虚拟磁链定向用于电压型整流器的控制方法
CN105591530A (zh) 基于模型预测和三角波比较的三相pwm整流控制方法
CN103293963B (zh) 有源电力滤波器自适应模糊反演跟踪控制方法
CN104410074B (zh) 一种基于pi自适应的有源电力滤波器复合控制方法
CN105406741B (zh) 一种三相电网电压不平衡时pwm整流器模糊滑模变结构控制方法
CN105356752B (zh) 一种基于混合终端滑模的双向dc‑dc控制系统
CN111740635A (zh) 一种单相lc型逆变器的双环控制方法
CN107528447A (zh) 一种切换型预测控制方法
CN106100412A (zh) 一种基于电感电流临界连续控制策略逆变器轻载效率优化方法
CN103986361B (zh) 一种两电平变流器的空间矢量脉宽调制方法
CN103151780A (zh) 一种三相三线制sapf的定时变环宽电流控制的方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant