一種有限開關狀態模型預測控制方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種有限開關狀態模型預測控制方法，應用于多電平三相并網逆變器，當所述逆變器的三相輸出電流中最大值的絕對值大于最小值的絕對值時，將所述輸出參考電壓中最大值對應的相與所述逆變器的直流母線正極相連，當所述逆變器的三相輸出電流中最大值的絕對值不大于最小值的絕對值時，將所述輸出參考電壓中最小值對應的相與所述逆變器的直流母線負極相連，以保證在逆變器輸出電流的最大或最小這一段時間逆變器停止開通或關斷，這樣大大減少了逆變器的開關損耗，提高逆變器的效率。本發明專利技術還公開了一種與上述方法對應的有限開關狀態模型預測控制裝置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及模型預測控制
，更具體的說，是涉及一種有限開關狀態模型 預測控制方法及裝置。
技術介紹
近年來，隨著DSP(DigitalSignalProcessing，數字信號處理）和FPGA(Field- ProgrammableGateArray，即現場可編程門陣列）技術的發展，有限開關狀態模型預測控 制在電力電子變換器方面得到了廣泛的應用。 有限開關狀態模型預測控制用一個目標函數對每一種行為（電力電子開關組合） 預測結果進行評估，選擇能滿足目標函數最小的開關組合來實現對電力電子變換器的控 制。 在有限開關狀態模型預測控制的目標函數增加不同項，可以實現不同的控制目 標。如在目標函數中增加離散化數字濾波器，使輸出電流頻譜集中于設定頻率處，對輸出電 流開關頻率固定起到了一定的作用；在目標函數中加入開關狀態變化次數的約束條件，減 小開關頻率、降低了開關損耗；將共模電壓的計算公式添加在目標函數中，達到了對共模電 壓的抑制作用。 由于有限開關狀態沒有PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調制）控制模塊 和控制靈活等特點，近年來在多相多電平逆變器（如三相三電平、三相四電平等）大功率變 流器（幾百KW以上，如風力發電等）得到廣泛的應用。 對于大功率變流器，開關損耗是大功率變流器的主要損耗。在不影響輸出電壓和 輸出電流質量，減少開關損耗是有限開關狀態模型預測控制在大功率變流器應用的關鍵。 但是，現有技術中，針對多電平三相并網逆變器，并不存在一種有限開關狀態模型 預測控制方法能夠有效減少其開關損耗。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種有限開關狀態模型預測控制方法及裝置，以克服現 有技術中由于不存在一種有限開關狀態模型預測控制方法能夠有效減少多電平三相并網 逆變器的開關損耗問題。 為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案： -種有限開關狀態模型預測控制方法，應用于多電平三相并網逆變器，所述方法 包括： 計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出電流； 根據所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出參考電壓； 比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出電流中最小值 的絕對值； 如果大于，則將所述輸出參考電壓中最大值對應的相與所述多電平三相并網逆變 器的直流母線正極相連； 如果不大于，則將所述輸出參考電壓中最小值對應的相與所述多電平三相并網逆 變器的直流母線負極相連。 優選的，在所述比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出 電流中最小值的絕對值之前，所述方法還包括： 確定所述三相輸出電流中的最大值、最小值以及中間值； 確定所述三相輸出參考電壓中的最大值、最小值以及中間值。 優選的，所述根據所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出 參考電壓的過程包括： 根據所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出參考電流； 根據所述三相輸出參考電流計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出參考電 壓。 -種有限開關狀態模型預測控制裝置，應用于多電平三相并網逆變器，所述裝置 包括： 第一計算單元，用于計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出電流； 第二計算單元，用于根據所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網逆變器的三 相輸出參考電壓； 比較單元，用于比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出 電流中最小值的絕對值； 處理單元，用于當所述比較單元輸出為大于時，則將所述輸出參考電壓中最大值 對應的相與所述多電平三相并網逆變器的直流母線正極相連；當所述比較單元輸出為不大 于時，則將所述輸出參考電壓中最小值對應的相與所述多電平三相并網逆變器的直流母線 負極相連。 優選的，所述裝置還包括： 確定單元，用于在所述比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三 相輸出電流中最小值的絕對值之前，確定所述三相輸出電流中的最大值、最小值以及中間 值；確定所述三相輸出參考電壓中的最大值、最小值以及中間值。 優選的，所述第二計算單元具體包括： 第一計算子單元，用于根據所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網逆變器的 三相輸出參考電流； 第二計算子單元，用于根據所述三相輸出參考電流計算所述多電平三相并網逆變 器的三相輸出參考電壓。 經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術公開了一種有限開關狀態模 型預測控制方法，應用于多電平三相并網逆變器，當所述逆變器的三相輸出電流中最大值 的絕對值大于最小值的絕對值時，將所述輸出參考電壓中最大值對應的相與所述逆變器的 直流母線正極相連，當所述逆變器的三相輸出電流中最大值的絕對值不大于最小值的絕對 值時，將所述輸出參考電壓中最小值對應的相與所述逆變器的直流母線負極相連，以保證 在逆變器輸出電流的最大或最小這一段時間逆變器停止開通或關斷，這樣大大減少了逆變 器的開關損耗，提高逆變器的效率。本專利技術還公開了一種與上述方法對應的有限開關狀態 模型預測控制裝置。【附圖說明】 為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。 圖1為本專利技術公開的一種有限開關狀態模型預測控制方法實施例1流程示意圖； 圖2為本專利技術公開的一種二極管鉗位型三電平三相并網逆變發電系統的結構示 意圖； 圖3為本專利技術公開的二極管鉗位型三電平三相并網逆變器電壓空間矢量示意圖； 圖4為本專利技術公開的減少逆變器開關損耗的有限開關狀態模型預測控制策略示 意圖； 圖5為本專利技術公開的一種有限開關狀態模型預測控制裝置實施例1結構示意圖。【具體實施方式】 為下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、 完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基 于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其 他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。 本專利技術的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語"第一"、"第二"等是用于區別 類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的術語在適當情 況下可以互換，這僅僅是描述本專利技術的實施例中對相同屬性的對象在描述時所采用的區分 方式。此外，術語"包括"和"具有"以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以 便包含一系列單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于那些單元，而是可包括沒有清 楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它單元。 由
技術介紹
可知，現有技術中，針對多電平三相并網逆變器，并不存在一種有限開 關狀態模型預測控制方法能夠有效減少其開關損耗。 為此，本專利技術公開了一種有限開關狀態模型預測控制方法，應用于多電平三相并 網逆變器，當所述逆變器的三相輸出電流中最大值的絕對值大于最小值的絕對值時，將所 述輸出參考電壓中最大值對應的相與所述逆變器的直流母線正極相連，當所述逆變器的三 相輸出電流中最大值的絕對值不大于最小值的絕對值時，將所述輸出參考電壓中最小值對 應的相與所述逆變器的直流母線負極相連，以保證在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種有限開關狀態模型預測控制方法，其特征在于，應用于多電平三相并網逆變器，所述方法包括：計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出電流；根據所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網逆變器的三相輸出參考電壓；比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出電流中最小值的絕對值；如果大于，則將所述輸出參考電壓中最大值對應的相與所述多電平三相并網逆變器的直流母線正極相連；如果不大于，則將所述輸出參考電壓中最小值對應的相與所述多電平三相并網逆變器的直流母線負極相連。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊勇，樊明迪，謝門喜，何立群，朱忠奎，
申請(專利權)人：蘇州大學張家港工業技術研究院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32