【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电网调节，具体涉及基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略。
技术介绍
1、随着电力电子变换技术的快速发展，ac/ac变换器在电力电子各个领域广泛应用。其中“蔡国伟,王艺博,郭东波,等.适用于电压幅值双极性调控的直接式ac/ac变换器拓扑结构[j].电力自动化设备,2020,40(07):83-88+95+89-92.”论文中提出的一种直接式ac/ac变换器，作为直接式ac/ac变换器中很具有代表性的拓扑结构，目前在电网中已经有很多实际应用，产生了很多改良的相关拓扑。这就要求它具有高的可靠性、稳定性与实时性，因此选择一个合适的控制策略就十分的重要，该类变换器是利用经典控制理论中通过传递函数进行分析设计，采用传统的pid控制器进行控制，虽然其控制算法简单，易于实现，能够满足基本的稳态性与可靠性，但其动态性能与抗干扰能力并不好，在某些复杂的应用场合，无法达到最佳控制效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略，并采用布谷鸟算法进行求解，可以得到最优的调制比，使ac/ac变换器工作在最佳状态，满足配电网供电需要。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略，具体为：
3、s1、选取关键参数为变量，建立了ac/ac变换器的各工作模状态下的子状态空间方程，然后利用状态空间平均法建立总的状态空间方程；
4、s2、将步骤s1中最后
5、s3、根据性能要求定义目标函数，给出约束条件，并将s2步骤中所得的离散预测方程代入该目标函数并进行化简，最后得到化简后的目标函数及约束条件；
6、s4、采用布谷鸟优化这一启发式算法对s3步骤中得到的化简后的目标函数进行优化求解。
7、本专利技术的特征还在于：
8、步骤s1具体按照以下步骤实施：
9、s011、选取ac/ac变换器中的关键参数为状态空间方程变量；
10、s012、建立ac/ac变换器各工作状态的子状态空间方程；
11、其中，ac/ac变换器只分成下面四种工作状态，只针对正半周分别建立四个工作状态下的子状态空间方程说明；
12、工作状态1：开关管s2、s2c、s2p、s2cp、s1和s1cp都处于开通的状态，s1c、s1p则处于关断的状态，根据此时的电路通路列写kcl、kvl方程如下：
13、
14、将式(1)整理得出式(2)如下：
15、
16、其中il为电感电流，v0为输出电压；vin为交流电输入电压；r为ac/ac变换器中电阻阻值，l为ac/ac变换器的滤波电感值，c为ac/ac变换器的滤波电容的电容值；
17、用表示x为s011步骤中所提到的状态变量，即x＝[il，v0]t，输出变量y＝[il，v0]t，将式(2)简化成状态方程形式，如式(3)所示：
18、
19、其中：
20、
21、
22、
23、同理分析工作状态2：开关管s1、s1p、s2、s2c、s2p、s2cp为开通状态，而s1cp、s1c关断，根据此时的电路通路列写kcl、kvl方程如下：
24、
25、如工作状态1的分析过程，用表示x为s011步骤中所提到的状态变量，即x＝[il，v0]t，输出变量y＝[il，v0]t，将式(4)整理成空间状态方程形式如下：
26、
27、其中：
28、
29、
30、
31、工作状态3：开关管s2、s2c、s2p、s2cp、s1和s1cp都处于开通的状态，s1c、s1p则处于关断状态，根据此时的电路通路列写kcl、kvl方程如下：
32、
33、用表示x为s011步骤中所提到的状态变量，即x＝[il，v0]t，输出变量y＝[il，v0]t,将式(6)整理成状态空间方程形式如下式(7)：
34、
35、其中：
36、
37、工作状态4：开通的开关管为：s1cp、s1c、s2、s2c、s2p、s2cp，关断的是s1、s1p；
38、根据此时的电路通路列写kcl、kvl方程如下：
39、
40、用表示x为s011步骤中所提到的状态变量，即x＝[il，v0]t，输出变量y＝[il，v0]t，由式(8)简化成式(9)：
41、
42、其中：
43、
44、工作状态1作用时长为工作状态2作用时长为d2t，工作状态3作用时长为工作状态4作用时长为(1-d1)t，基于状态空间平均的思想，将式(3)、式(5)、式(7)及式(9)这四个子状态空间方程加权相加，权重即是各工作状态的作用时长占一个工作周期时长t的比例，便可以得到此时系统的总状态空间方程如下式(10)：
45、
46、其中：
47、
48、
49、
50、将式(10)展开成完整的状态空间方程为：
51、
52、在式(11)的基础上，引入输入变量u＝[d1,d2]t，通过下式(12)说明引入过程；
53、
54、将式(11)通过式(12)的代换，最终得到ac/ac变换器工作状态的状态空间方程如下：
55、
56、将式(13)简写成如下形式：
57、
58、其中，用表示x为s011步骤中所提到的状态变量，即x＝[il，v0]t，输出变量y＝[il，v0]t，il为电感电流，v0为输出电压；vin为交流电输入电压。r为ac/ac变换器中电阻阻值，l为ac/ac变换器的电感值，c为ac/ac变换器的电容值；a、b、c三个矩阵的值如下：
59、
60、步骤s011具体按照以下步骤实施：
61、选取通过滤波电感的电感电流、负荷处的输出电压、p-leg桥臂的调制比、n-leg桥臂的调制比、交流电输入电压为关键参数，il为电感电流，v0为输出电压；vin为交流电输入电压；d1是ac/ac变换器中p-leg的调制比，d2是ac/ac变换器中n-leg的调制比；其中选取状态变量为x＝[il，v0]t，输入变量为u＝[d1,d2]t，输出变量为y＝[il，v0]t。
62、s2具体按照以下步骤实施：
63、s021、将ac/ac变换器的状态空间方程，即式(14)进行离散化处理得到式(15)，写成如下形式：
64、
65、其中t为采样周期，a为式(14)中的矩阵，b为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，具体为：
2.根据权利要求1所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤S1具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤S011具体按照以下步骤实施：
4.根据权利要求3所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，S2具体按照以下步骤实施：
5.根据权利要求4所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤S3具体按照以下步骤实施：
6.根据权利要求5所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤S031具体按照以下步骤实施：
7.根据权利要求6所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤S032具体按照以下步骤实施：
8.根据权利要求7所述的基于布谷鸟算法的直接式AC/AC变换器模型预测控制策
...【技术特征摘要】
1.基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略，其特征在于，具体为：
2.根据权利要求1所述的基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤s1具体按照以下步骤实施：
3.根据权利要求2所述的基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略，其特征在于，步骤s011具体按照以下步骤实施：
4.根据权利要求3所述的基于布谷鸟算法的直接式ac/ac变换器模型预测控制策略，其特征在于，s2具体按照以下步骤实施：
5.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：付宇泽，王伟，陈宇，周宏伟，祝英杰，刘亚东，侍哲，于非桐，高松，张海锋，张懿夫，韩沐霖，赵凤越，李瑞峰，郭东波，
申请(专利权)人：吉林省电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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