本發(fā)明涉及電力電子
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是指一種基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法和裝置。
背景技術(shù)：
：在現(xiàn)有的PWM整流器控制策略中，模型預(yù)測控制是一種在線優(yōu)化控制算法，由于概念簡單，動態(tài)響應(yīng)快，易于實現(xiàn)等優(yōu)點，近些年吸引了國內(nèi)外大量學(xué)者對其在電力電子領(lǐng)域的應(yīng)用進行了研究。但是傳統(tǒng)模型預(yù)測方案算法較為復(fù)雜，在計算最優(yōu)電壓矢量需要大量枚舉，使得計算量大。傳統(tǒng)的SVPWM控制上有判斷矢量的扇區(qū)復(fù)雜,運算量較大的缺點,這些缺點導(dǎo)致了SVPWM的具體應(yīng)用在一些特定的環(huán)境下會受到限制?，F(xiàn)在SVPWM和雙矢量方法是割裂獨立的，導(dǎo)致SVPWM和雙矢量切換較為復(fù)雜，需在兩個不同框架下實現(xiàn)。為解決大量枚舉問題，有學(xué)者提出了一些解決方法，但這些方法仍舊復(fù)雜，實用性不強。如文獻《LowComplexityModelPredictiveControl---SingleVector-BasedApproach》以復(fù)功率共軛的負值為變量，獲得最優(yōu)的電壓矢量使真實值與給定值之間誤差最小，只需對誤差矢量所在扇區(qū)進行判斷。另外，SVPWM合成上，有學(xué)者提出無需扇區(qū)信息的矢量選擇的概念，如文獻《PredictiveDirectPowerControlforThree-PhaseGrid-ConnectedConvertersWithoutSectorInformationandVoltageVectorSelection》。目前尚沒有較好的方法能夠同時滿足：1)無需大量枚舉計算過程；2)基于固定矢量合成SVPWM；3)SVPWM和雙矢量之間任意切換。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法和裝置，能夠同時滿足無需大量枚舉計算過程，基于固定矢量合成SVPWM，以及SVPWM和雙矢量之間任意切換的功能?；谏鲜瞿康谋景l(fā)明提供基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法，包括步驟：根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk和k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1，以及復(fù)功率參考值Sref；根據(jù)復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1和復(fù)功率參考值Sref，獲得參考電壓矢量vref；根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制實現(xiàn)SVPWM占空比信息，得到雙矢量方法的非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″；根據(jù)非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″，構(gòu)建整流器每個開關(guān)管的驅(qū)動信號。在本發(fā)明的一些實施例中，通過三相/兩相變換，可以得到兩相靜止坐標下PWM整流器的數(shù)學(xué)公式如下：e=Ri+Ldidt+v]]>其中，e是電網(wǎng)側(cè)電壓矢量，i是電網(wǎng)側(cè)電流矢量，R是電網(wǎng)側(cè)電感的電阻，L是電感值，v經(jīng)過整流器交流側(cè)輸出的電壓矢量；根據(jù)瞬時功率理論電網(wǎng)側(cè)復(fù)功率可表示為：S=32i*e=p+jq]]>需要說明的是，上式中的S可以寫為Sk，即k時刻的復(fù)功率S；對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化可得k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值：Sk+1=Sk+tscL(32(|ek|2-v*kek)-(R-jωL)·Sk).]]>在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)功率無差拍原則得到參考電壓矢量在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成矢量vref，得到三相初始占空比為：da=1+t1+t22]]>db=1-t1+t22]]>dc=1-t1-t22]]>最后按照空間矢量調(diào)制SVM合成的占空比為：d0=1-dmax-dmin2]]>da′=da+d0-da+db+dc3]]>db′=db+d0-da+db+dc3]]>dc′=dc+d0-da+db+dc3]]>其中，dmax和dmin為da、db、dc中的最大值和最小值；根據(jù)三相占空比da′,db′和dc′的大小關(guān)系計算得到V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′；之后，根據(jù)獲得的作用時間t0′，t1′和t2′大小關(guān)系選擇所需的兩個矢量即非零矢量Vx和零矢量V0′，并且得到非零矢量Vx和零矢量V0′的作用時間tx和t0″。在本發(fā)明的一些實施例中，根據(jù)得到的固定矢量合成SVM占空比信息da′,db′和dc′可得關(guān)系：N＝4*(da′>＝db′)+2*(db′>＝dc′)+(dc′>＝da′)同時建立表1，可得V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′；表1根據(jù)作用時間t0′，t1′和t2′建立表2，可得非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″；表2t1′+t0′＞t2′+t0′t1′+t0′≤t2′+t0′[VxV0′][V1′V0′][V2′V0′][txt0″][t1′+0.5t2′t0′+0.5t2′][t2′+0.5t1′t0′+0.5t1′]另外，本發(fā)明還提供了一種基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測裝置，包括：預(yù)備數(shù)據(jù)獲取單元，用于根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk和k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1，以及復(fù)功率參考值Sref；參考電壓矢量獲取單元，用于根據(jù)復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1和復(fù)功率參考值Sref，獲得參考電壓矢量vref；雙矢量獲取單元，用于根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制實現(xiàn)SVPWM占空比信息，得到雙矢量方法的非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″；驅(qū)動信號構(gòu)建單元，用于根據(jù)非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″，構(gòu)建整流器每個開關(guān)管的驅(qū)動信號。在本發(fā)明的一些實施例中，預(yù)備數(shù)據(jù)獲取單元包括復(fù)功率預(yù)測值獲取模塊和復(fù)功率參考值獲取模塊；其中，復(fù)功率預(yù)測值獲取模塊根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk，然后對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化，得到k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1；其中，通過三相/兩相變換，可以得到兩相靜止坐標下PWM整流器的數(shù)學(xué)公式如下：e=Ri+Ldidt+v]]>其中，e是電網(wǎng)側(cè)電壓矢量，i是電網(wǎng)側(cè)電流矢量，R是電網(wǎng)側(cè)電感的電阻，L是電感值，v經(jīng)過整流器交流側(cè)輸出的電壓矢量。根據(jù)瞬時功率理論電網(wǎng)側(cè)復(fù)功率可表示為：S=32i*e=p+jq]]>需要說明的是，上式中的S可以寫為Sk，即k時刻的復(fù)功率S；對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化可得k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值：Sk+1=Sk+tscL(32(|ek|2-v*kek)-(R-jωL)·Sk)]]>另外，復(fù)功率參考值獲取模塊根據(jù)外環(huán)電壓PI調(diào)節(jié)器得到的功率指令pref具體表示為:其中kp和ki分別為PI調(diào)節(jié)器中的比例增益和積分增益，和Udc分別為直流母線電壓參考值和直流母線電壓實際值；qref設(shè)定為零，得到復(fù)功率參考值Sref＝pref+jqref。在本發(fā)明的一些實施例中，參考電壓矢量獲取單元根據(jù)功率無差拍原則得到參考電壓矢量在本發(fā)明的一些實施例中，雙矢量獲取單元包括三相占空比獲取模塊以及雙矢量計算模塊。其中，三相占空比獲取模塊根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成矢量vref，得到三相占空比da′,db′和dc′；雙矢量計算模塊根據(jù)得到的固定矢量合成SVM占空比信息da′,db′和dc′可得關(guān)系：N＝4*(da′>＝db′)+2*(db′>＝dc′)+(dc′>＝da′)同時建立表1，得V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′；表1之后，根據(jù)作用時間t0′，t1′和t2′建立表2，可得非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″；表2t1′+t0′＞t2′+t0′t1′+t0′≤t2′+t0′[VxV0′][V1′V0′][V2′V0′][txt0″][t1′+0.5t2′t0′+0.5t2′][t2′+0.5t1′t0′+0.5t1′]在本發(fā)明的一些實施例中，通過參考電壓矢量vref求得調(diào)制比和角度θ，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成參考電壓矢量vref，V1和V2作用時間為t1和t2，三相初始占空比為：da=1+t1+t22]]>db=1-t1+t22]]>dc=1-t1-t22]]>最后按照空間矢量調(diào)制SVM合成的占空比為：d0=1-dmax-dmin2]]>da′=da+d0-da+db+dc3]]>db′=db+d0-da+db+dc3]]>dc′=dc+d0-da+db+dc3]]>其中，dmax和dmin為da、db、dc中的最大值和最小值。從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的一種基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法和裝置，能夠獲取更好的控制性能的同時提高其通用性和實用性。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例中基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中兩電平電壓型PWM整流器的硬件電路示意圖；圖3為本發(fā)明另一實施例中基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法的流程示意圖；圖4為本發(fā)明另一實施例基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制原理框圖；圖5是單矢量PWM整流器模型預(yù)測控制在20kHz采樣率下，600W穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果；圖6是采用基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制在10kHz采樣率下，600W穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果。圖7是單矢量PWM整流器模型預(yù)測控制在20kHz采樣率下，1000W穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果；圖8是采用基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制在10kHz采樣率下，1000W穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果。圖9是單矢量PWM整流器模型預(yù)測控制在20kHz采樣率下，600W到1000W階躍實驗結(jié)果圖10是采用基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制在10kHz采樣率下，600W到1000W階躍實驗結(jié)果；圖11為本發(fā)明實施例中基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。需要說明的是，本發(fā)明實施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個相同名稱非相同的實體或者非相同的參量，可見“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應(yīng)理解為對本發(fā)明實施例的限定，后續(xù)實施例對此不再一一說明。參閱圖1所示，為本發(fā)明實施例中基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法的流程示意圖，包括步驟：步驟101，根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk和k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1，以及復(fù)功率參考值Sref。作為一個實施例，通過互感器采集網(wǎng)側(cè)電壓、電流，根據(jù)三相/兩相變換，求得網(wǎng)側(cè)復(fù)功率Sk，并對其求導(dǎo)，然后離散化可得k+1時刻復(fù)功率功率的預(yù)測值Sk+1。更進一步地，本發(fā)明采用了兩電平電壓型PWM整流器的硬件電路，如圖2所示，包括三相電壓源、三相濾波電感、三相二極管整流橋、直流側(cè)電容、直流側(cè)負載、電壓電流采樣電路、信號調(diào)理電路、DSP控制器和驅(qū)動電路。電壓電流采樣電路利用電壓霍爾傳感器和電流霍爾傳感器分別采集直流側(cè)電壓及交流側(cè)a、b相電壓電流，采樣信號經(jīng)過信號調(diào)理電路后進入DSP控制器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。DSP控制器完成本發(fā)明所提出方法的運算，輸出六路開關(guān)脈沖，然后經(jīng)過驅(qū)動電路后得到PWM整流器的六個開關(guān)管的最終驅(qū)動信號。在較佳地實施例中，通過三相/兩相變換，可以得到兩相靜止坐標下PWM整流器的數(shù)學(xué)公式如下：e=Ri+Ldidt+v]]>其中，e是電網(wǎng)側(cè)電壓矢量，i是電網(wǎng)側(cè)電流矢量，R是電網(wǎng)側(cè)電感的電阻，L是電感值，v經(jīng)過整流器交流側(cè)輸出的電壓矢量。根據(jù)瞬時功率理論電網(wǎng)側(cè)復(fù)功率可表示為：S=32i*e=p+jq]]>需要說明的是，上式中的S可以寫為Sk，即k時刻的復(fù)功率S。上式中的p和q分別為有功功率和無功功率，j為虛數(shù)單位。根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化可得k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值：Sk+1=Sk+tscL(32(|ek|2-v*kek)-(R-jωL)·Sk)]]>上式中的tsc為控制周期，ω為電網(wǎng)角功率。另外，功率指令pref通過電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器得到，同時得到復(fù)功率參考值Sref。較佳地，根據(jù)外環(huán)電壓PI調(diào)節(jié)器得到的功率指令pref具體表示為:其中kp和ki分別為PI調(diào)節(jié)器中的比例增益和積分增益，和Udc分別為直流母線電壓參考值和直流母線電壓實際值。為了得到單位功率因數(shù)，qref設(shè)定為零，如此可得到復(fù)功率參考值Sref＝pref+jqref。步驟102，根據(jù)復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1和復(fù)功率參考值Sref，獲得參考電壓矢量vref。在實施例中，根據(jù)步驟101中得到的k時刻復(fù)功率Sk和k+1時刻Sk+1及復(fù)功率參考值Sref，根據(jù)功率無差拍原則得到參考電壓矢量步驟103，根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制實現(xiàn)SVPWM占空比信息，得到雙矢量方法的非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″。較佳地，根據(jù)步驟102得到的參考電壓矢量vref，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成矢量vref，得到三相占空比da′,db′和dc′。然后根據(jù)三相占空比da′,db′和dc′的大小關(guān)系計算得到V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′。根據(jù)獲得的作用時間t0′，t1′和t2′大小關(guān)系選擇滿足功率誤差最小的兩個矢量即非零矢量Vx和零矢量V0′，并且得到非零矢量Vx和零矢量V0′的作用時間tx和t0″。優(yōu)選地，通過參考電壓矢量vref求得調(diào)制比和角度θ，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成參考電壓矢量vref，V1和V2作用時間為t1和t2，三相初始占空比為：da=1+t1+t22]]>db=1-t1+t22]]>dc=1-t1-t22]]>最后按照空間矢量調(diào)制SVM合成的占空比為：d0=1-dmax-dmin2]]>da′=da+d0-da+db+dc3]]>db′=db+d0-da+db+dc3]]>dc′=dc+d0-da+db+dc3]]>其中，dmax和dmin為da、db、dc中的最大值和最小值。根據(jù)得到的固定矢量合成SVM占空比信息da′,db′和dc′可得關(guān)系：N＝4*(da′>＝db′)+2*(db′>＝dc′)+(dc′>＝da′)同時建立表1，可得V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′。需要說明的是，N并無物理含義，僅是為了便于選擇矢量及其作用時間，參見表1第一行。表1根據(jù)作用時間t0′，t1′和t2′建立表2，可得非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″。表2t1′+t0′＞t2′+t0′t1′+t0′≤t2′+t0′[VxV0′][V1′V0′][V2′V0′][txt0″][t1′+0.5t2′t0′+0.5t2′][t2′+0.5t1′t0′+0.5t1′]步驟104，根據(jù)非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″，構(gòu)建整流器每個開關(guān)管的驅(qū)動信號。在該實施例中，根據(jù)非零電壓矢量和零電壓矢量組合以及占空比信號可構(gòu)建得到整流器開關(guān)管的驅(qū)動信號。在另一個可參考的實施例中，如圖3所示，基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法包括步驟：步驟301，根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk。具體的實施過程包括：通過三相/兩相變換，可以得到兩相靜止坐標下PWM整流器的數(shù)學(xué)公式如下：e=Ri+Ldidt+v]]>其中，e是電網(wǎng)側(cè)電壓矢量，i是電網(wǎng)側(cè)電流矢量，R是電網(wǎng)側(cè)電感的電阻，L是電感值，v經(jīng)過整流器交流側(cè)輸出的電壓矢量。根據(jù)瞬時功率理論電網(wǎng)側(cè)復(fù)功率可表示為：S=32i*e=p+jq]]>需要說明的是，上式中的S可以寫為Sk，即k時刻的復(fù)功率S。步驟302，對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化，得到k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1。具體的實施過程包括：對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化可得k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值：Sk+1=Sk+tscL(32(|ek|2-v*kek)-(R-jωL)·Sk)]]>步驟303，計算復(fù)功率參考值Sref。在實施例中，功率指令pref通過電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器得到，同時得到復(fù)功率參考值Sref。較佳地，根據(jù)外環(huán)電壓PI調(diào)節(jié)器得到的功率指令pref具體表示為:其中kp和ki分別為PI調(diào)節(jié)器中的比例增益和積分增益，和Udc分別為直流母線電壓參考值和直流母線電壓實際值。為了得到單位功率因數(shù)，qref設(shè)定為零，如此可得到復(fù)功率參考值Sref＝pref+jqref。值得說明的是，步驟303可以在進行步驟302之后進行，也可以在進行步驟301和302的過程中進行，當然也可以在步驟301之前進行。步驟304，根據(jù)復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1和復(fù)功率參考值Sref，獲得參考電壓矢量vref。具體的實施過程包括：根據(jù)功率無差拍原則得到參考電壓矢量步驟305，根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成矢量vref，得到三相占空比da′,db′和dc′。較佳地，通過參考電壓矢量vref求得調(diào)制比和角度θ，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成參考電壓矢量vref，V1和V2作用時間為t1和t2，三相初始占空比為：da=1+t1+t22]]>db=1-t1+t22]]>dc=1-t1-t22]]>最后按照空間矢量調(diào)制SVM合成的占空比為：d0=1-dmax-dmin2]]>da′=da+d0-da+db+dc3]]>db′=db+d0-da+db+dc3]]>dc′=dc+d0-da+db+dc3]]>其中，dmax和dmin為da、db、dc中的最大值和最小值。步驟306，根據(jù)三相占空比da′,db′和dc′的大小關(guān)系計算得到最終選擇的三個電壓矢量V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′。具體實施過程包括：根據(jù)得到的固定矢量合成SVM占空比信息da′,db′和dc′可得關(guān)系：N＝4*(da′>＝db′)+2*(db′>＝dc′)+(dc′>＝da′)同時建立表1，可得V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′。表1步驟307，根據(jù)獲得的作用時間t0′，t1′和t2′大小關(guān)系選擇所需的兩個矢量即非零矢量Vx和零矢量V0′，并且得到非零矢量Vx和零矢量V0′的作用時間tx和t0″。具體實施過程包括：根據(jù)作用時間t0′，t1′和t2′建立表2，可得非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″。表2t1′+t0′＞t2′+t0′t1′+t0′≤t2′+t0′[VxV0′][V1′V0′][V2′V0′][txt0″][t1′+0.5t2′t0′+0.5t2′][t2′+0.5t1′t0′+0.5t1′]步驟308，根據(jù)非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″，構(gòu)建整流器每個開關(guān)管的驅(qū)動信號。還值得說明的是，參閱圖4所示的，為基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制原理框圖，即上面可參考實施例的控制原理。進一步地，在該發(fā)明的一個具體實施例中整個控制原理可以安裝在圖2的DSP控制器上。還需要說明的是，通過對比圖5、圖6，圖7、圖8和圖9、圖10所示的實驗結(jié)果得出。圖5為單矢量PWM整流器模型預(yù)測控制在20kHz采樣率下，600W穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果，而圖6則是同樣條件下，本發(fā)明中方法在10kHz采樣率下的實驗結(jié)果。圖5、6中，從上至下波形依次為有功功率參考值，有功功率實際值，無功功率實際值以及a相電流。從圖5和圖6的對比中可以發(fā)現(xiàn)，盡管實施本發(fā)明方法時采樣率只有傳統(tǒng)方案的一半，但卻實現(xiàn)了更低的功率脈動，更小的電流紋波。圖7、圖8為PWM整流器在1000W下的穩(wěn)態(tài)實驗結(jié)果，圖7對應(yīng)的是單矢量PWM整流器模型預(yù)測控制在20kHz采樣率下實驗結(jié)果，圖8對應(yīng)的是本發(fā)明中所述方法的實驗結(jié)果。對比圖7，圖8可得在更高的功率上，也能實現(xiàn)更低的功率脈動和更小的電流紋波。從圖9、10中可以看出在大動態(tài)過程中，有功發(fā)生階躍時，有功功率能快速跟蹤上給定，具有良好的動態(tài)性能，具有更平滑的功率和電流波形。作為本發(fā)明另一方面的實施例，參閱圖11所示，為本發(fā)明實施例中基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測裝置包括預(yù)備數(shù)據(jù)獲取單元1101、參考電壓矢量獲取單元1102、雙矢量獲取單元1103以及驅(qū)動信號構(gòu)建單元1104。其中，預(yù)備數(shù)據(jù)獲取單元1101根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk和k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1，以及復(fù)功率參考值Sref。然后，參考電壓矢量獲取單元1102根據(jù)復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1和復(fù)功率參考值Sref，獲得參考電壓矢量vref。雙矢量獲取單元1103根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測控制實現(xiàn)SVPWM占空比信息，得到雙矢量方法的非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″。最后，驅(qū)動信號構(gòu)建單元1104根據(jù)非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″，構(gòu)建整流器每個開關(guān)管的驅(qū)動信號。作為一個可參考的實施例，預(yù)備數(shù)據(jù)獲取單元1101可以包括復(fù)功率預(yù)測值獲取模塊和復(fù)功率參考值獲取模塊。其中，復(fù)功率預(yù)測值獲取模塊根據(jù)整流器的數(shù)學(xué)模型和瞬時功率理論，求得k時刻復(fù)功率Sk，然后對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化，得到k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值Sk+1。更進一步地，通過三相/兩相變換，可以得到兩相靜止坐標下PWM整流器的數(shù)學(xué)公式如下：e=Ri+Ldidt+v]]>其中，e是電網(wǎng)側(cè)電壓矢量，i是電網(wǎng)側(cè)電流矢量，R是電網(wǎng)側(cè)電感的電阻，L是電感值，v經(jīng)過整流器交流側(cè)輸出的電壓矢量。根據(jù)瞬時功率理論電網(wǎng)側(cè)復(fù)功率可表示為：S=32i*e=p+jq]]>需要說明的是，上式中的S可以寫為Sk，即k時刻的復(fù)功率S。對復(fù)功率Sk求導(dǎo)并進行離散化可得k+1時刻復(fù)功率的預(yù)測值：Sk+1=Sk+tscL(32(|ek|2-v*kek)-(R-jωL)·Sk)]]>另外，復(fù)功率參考值獲取模塊根據(jù)外環(huán)電壓PI調(diào)節(jié)器得到的功率指令pref具體表示為:其中kp和ki分別為PI調(diào)節(jié)器中的比例增益和積分增益，和Udc分別為直流母線電壓參考值和直流母線電壓實際值。為了得到單位功率因數(shù)，qref設(shè)定為零，如此可得到復(fù)功率參考值Sref＝pref+jqref。較佳地，參考電壓矢量獲取單元1102根據(jù)功率無差拍原則得到參考電壓矢量在另一個實施例中，雙矢量獲取單元1103可以包括三相占空比獲取模塊以及雙矢量計算模塊。其中，三相占空比獲取模塊根據(jù)參考電壓矢量vref，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成矢量vref，得到三相占空比da′,db′和dc′。較佳地，通過參考電壓矢量vref求得調(diào)制比和角度θ，采用固定矢量V1(100)和V2(110)來合成參考電壓矢量vref，V1和V2作用時間為t1和t2，三相初始占空比為：da=1+t1+t22]]>db=1-t1+t22]]>dc=1-t1-t22]]>最后按照空間矢量調(diào)制SVM合成的占空比為：d0=1-dmax-dmin2]]>da′=da+d0-da+db+dc3]]>db′=db+d0-da+db+dc3]]>dc′=dc+d0-da+db+dc3]]>其中，dmax和dmin為da、db、dc中的最大值和最小值。另外，雙矢量計算模塊根據(jù)三相占空比da′,db′和dc′的大小關(guān)系計算得到V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′。具體包括：根據(jù)得到的固定矢量合成SVM占空比信息da′,db′和dc′可得關(guān)系：N＝4*(da′>＝db′)+2*(db′>＝dc′)+(dc′>＝da′)同時建立表1，可得V0′，V1′和V2′及其作用時間t0′，t1′和t2′。表1之后，根據(jù)獲得的作用時間t0′，t1′和t2′大小關(guān)系選擇所需的兩個矢量即非零矢量Vx和零矢量V0′，并且得到非零矢量Vx和零矢量V0′的作用時間tx和t0″。具體包括：根據(jù)作用時間t0′，t1′和t2′建立表2，可得非零矢量Vx和零矢量V0′作用時間tx和t0″。表2t1′+t0′＞t2′+t0′t1′+t0′≤t2′+t0′[VxV0′][V1′V0′][V2′V0′][txt0″][t1′+0.5t2′t0′+0.5t2′][t2′+0.5t1′t0′+0.5t1′]需要說明的是，在本發(fā)明所述的基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測裝置的具體實施內(nèi)容，在上面所述的基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法中已經(jīng)詳細說明了，故在此重復(fù)內(nèi)容不再說明。綜上所述，本發(fā)明提供的一種基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法和裝置，創(chuàng)造性地采用固定矢量合成的SVPWM無需扇區(qū)信息選擇電壓矢量，大幅度的簡化了計算過程；并且，根據(jù)三相占空比信息得到兩個矢量，可以在模型預(yù)測無差拍控制框架下實現(xiàn)SVPWM和雙矢量調(diào)制方法切換，同時揭示SVPWM與雙矢量控制的本質(zhì)聯(lián)系；與此同時，采用雙矢量控制可以有效減小功率脈動，改善穩(wěn)態(tài)性能，降低采樣頻率；從而，本發(fā)明在很大程度上具有廣泛、重大的推廣意義；最后，整個所述的基于固定矢量合成的PWM整流器模型預(yù)測方法和裝置緊湊，易于控制。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術(shù)特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。另外，為簡化說明和討論，并且為了不會使本發(fā)明難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(IC)芯片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本發(fā)明難以理解，并且這也考慮了以下事實，即關(guān)于這些框圖裝置的實施方式的細節(jié)是高度取決于將要實施本發(fā)明的平臺的(即，這些細節(jié)應(yīng)當完全處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范圍內(nèi))。在闡述了具體細節(jié)(例如，電路)以描述本發(fā)明的示例性實施例的情況下，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下或者這些具體細節(jié)有變化的情況下實施本發(fā)明。因此，這些描述應(yīng)被認為是說明性的而不是限制性的。盡管已經(jīng)結(jié)合了本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明進行了描述，但是根據(jù)前面的描述，這些實施例的很多替換、修改和變型對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器架構(gòu)(例如，動態(tài)RAM(DRAM))可以使用所討論的實施例。本發(fā)明的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3