[發明專利]一種三相四線逆變器的控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710078788.1
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN107070269B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 車如宇;孫堯;楊建;粟梅;萬江湖;劉福臨;趙梓亦;董輝
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 11002 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 湯財寶<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供一種分裂電容式三相四線逆變器的控制方法及系統，其中方法包括：步驟1，獲取待預測三相四線逆變器的所有開關狀態；建立負載擾動狀態下三相四線逆變器的變量關系模型；步驟2，獲得所述三相四線逆變器直流側電容電壓變化規律；獲得所述三相四線逆變器下一個采樣周期輸出側電感電流及電容電壓的預測值；步驟3，在所述三相四線逆變器每一采樣周期中，選擇所有開關狀態中使得代價函數結果值最小的開關狀態，作為所述三相四線逆變器下一采樣周期的開關狀態。本發明能夠有效抑制負載擾動下輸出濾波電容電壓的畸變，使逆變器輸出正弦對稱的三相電壓，直流側均壓效果好；同時可以使得直流側在電容容值大小不一致的情況下獲得良好的均壓效果。

技術領域

本發明涉及逆變器控制技術領域，更具體地，涉及一種三相四線逆變器的控制方法及系統。

背景技術

目前，隨著電力電子技術的發展，三相逆變器廣泛的應用于智能電網、可再生能源系統、分布式發電系統等系統當中。當三相逆變器帶不平衡負載，或者逆變器并聯在不平衡電網當中；通常需要采用三相四線制逆變器，三相四線制逆變器一般分為兩種：分裂電容式、四橋臂式。在分裂電容式三相四線逆變器中，分裂電容的中點作為負載的中性點，中性線為零序電流提供通道，最終中性線電流流入分裂電容中點當中。而三相逆變器開環工作在負載擾動的情形下輸出電壓容易發生畸變。

傳統技術中，解決上述技術問題通常采用閉環控制抑制負載擾動下輸出電壓波形的畸變。

然而，傳統技術中輸出電壓閉環控制通過設計合適的PI控制器、重復控制器等實現，此種方法的缺點為控制器設計過程更為復雜。

發明內容

本發明為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，提供一種三相四線逆變器的控制方法及系統。

根據本發明的一個方面，提供一種三相四線逆變器的控制方法，包括：

步驟1，獲取待預測三相四線逆變器的所有開關狀態；建立負載擾動狀態下三相四線逆變器的變量關系模型；

步驟2，獲得所述三相四線逆變器直流側電容電壓變化規律；獲得所述三相四線逆變器下一個采樣周期輸出側電感電流及電容電壓的預測值；

步驟3，在所述三相四線逆變器每一采樣周期中，選擇所有開關狀態中使得代價函數結果值最小的開關狀態，作為所述三相四線逆變器下一采樣周期的開關狀態。

根據本發明的一個方面，提供一種三相四線逆變器的控制系統，包括獲取模塊、計算模塊和選擇模塊：

所述獲取模塊，與所述計算模塊相連，用于獲取待預測三相四線逆變器的所有開關狀態；建立負載擾動狀態下三相四線逆變器的變量關系模型；

所述計算模塊，分別與所述獲取模塊和選擇模塊相連，用于獲得所述三相四線逆變器直流側電容電壓變化規律；獲得所述三相四線逆變器下一個采樣周期輸出側電感電流及電容電壓的預測值；

所述選擇模塊，與所述計算模塊相連，用于在所述三相四線逆變器每一采樣周期中，選擇所有開關狀態中使得代價函數結果值最小的開關狀態，作為所述三相四線逆變器下一采樣周期的開關狀態。

本申請提出一種三相四線逆變器的控制方法及系統，其中控制方法根據三相四線逆變器電路的拓撲結構，建立電路輸入側和輸出側的狀態方程，并確定輸入輸出之間的關系矩陣；確定逆變器滿足物理約束條件下所有的開關組合狀態的數目；將狀態空間方程離散化之后得到下一時刻輸出濾波電容電壓的預測值和直流側電容電壓預測值；確定代價函數，采用有限集預測控制策略，在每一個采樣周期時刻，選擇使評價函數最小的開關狀態作為下一個時刻的開關狀態。本發明所提出的控制方案能夠有效抑制負載擾動下輸出濾波電容電壓的畸變，使逆變器輸出正弦對稱的三相電壓，直流側均壓效果好。同時，該方法可以使得直流側在電容容值大小不一致的情況下得到良好的均壓效果。

附圖說明