[發(fā)明專利]用于兩電平三相逆變器的定頻有限集模型預測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810377419.7
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108696170B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 杜貴平;蔣超;雷雁雄
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M7/483
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發(fā)明公開了一種用于兩電平三相逆變器的定頻有限集模型預測控制方法，該方法在傳統(tǒng)有限集模型預測控制方法上做出改進，將每個真實離散電壓矢量等分為N份，并通過這8N份參考電壓矢量合成虛擬電壓矢量，最優(yōu)虛擬矢量不是通過虛擬矢量表遍歷得到，而是通過參考電壓矢量在一個60°坐標系中實時計算得到，將得到的最優(yōu)虛擬矢量乘以所處扇區(qū)的唯一求時間矩陣，則計算出真實開關矢量的作用時間以及在一個開關周期中的占比，這個占比一定是1/2N的整數(shù)倍，該占比通過PWM調制器產(chǎn)生開關切換信號，實現(xiàn)固定的開關頻率，同時提升控制精度。

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子變流技術、智能控制和兩電平三相逆變器的技術領域，尤其是指一種用于兩電平三相逆變器的定頻有限集模型預測控制方法。

背景技術

傳統(tǒng)有限集模型預測控制在一個開關周期內(nèi)只作用一個真實開關矢量，而真實開關矢量與參考電壓矢量不可能完全相等，必然存在著誤差，這個誤差最終會反映到輸出電流上，而要盡可能的消除誤差，則必須要提高采樣頻率，但是采樣頻率的提升會導致開關損耗的增大，這就產(chǎn)生了一對矛盾。此外，由于相鄰的兩個開關周期之間控制沒有相關性，因而傳統(tǒng)有限集模型預測控制的變換器具有開關頻率不固定的缺點。

目前解決有限集模型預測控制開關頻率不固定的問題主要有兩種方法，一種是利用調制技術，在有限集模型預測控制率中計算出占空比，然后用調制器產(chǎn)生通斷信號。這種方法雖然實現(xiàn)了固定的開關頻率，但是往往仍需要計算多個預測量，計算量大。另一種方法是調整目標函數(shù)，在目標函數(shù)中加入對開關頻率的考量。這種方法簡單而有效，同時保留了快速性，但是需要采樣頻率比參考開關頻率大得多，大大增加了硬件的負擔。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提出了一種用于兩電平三相逆變器的定頻有限集模型預測控制方法，該方法在傳統(tǒng)有限集模型預測控制方法上做出改進，將每個真實離散電壓矢量等分為N份，并通過這8N份參考電壓矢量合成虛擬電壓矢量，最優(yōu)虛擬矢量不是通過虛擬矢量表遍歷得到，而是通過參考電壓矢量實時計算得到，將得到的最優(yōu)虛擬矢量乘以所處扇區(qū)的唯一求時間矩陣，則計算出真實開關矢量的作用時間以及在一個開關周期中的占比，這個占比一定是1/2N的整數(shù)倍，該占比通過PWM調制器產(chǎn)生開關切換信號，實現(xiàn)固定的開關頻率，同時提升控制精度。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：用于兩電平三相逆變器的定頻有限集模型預測控制方法，包括以下步驟：

S1、利用電流霍爾傳感器分別采樣三相輸出電流(i_a、i_b、i_c)，并轉換為數(shù)字信號；

S2、根據(jù)設定的參考電流幅值得到當前時刻的三相參考電流瞬時值(i^*_a、i^*_b、i^*_c)；

S3、完成步驟S1和S2后，將得到的采樣值和參考值利用坐標變化從三相ABC坐標系轉換到αβ坐標系中，得到αβ坐標系中的采樣電流值i_α(k),i_β(k)和參考電流值i^*_α(k+1),i^*_β(k+1),其中i表示電流量，下標α和β分別表示在αβ坐標系中對應的α坐標和β坐標，上標*表示該值為參考量，k和k+1分別表示第kT_s時刻和第(k+1)T_s時刻，T_s為開關周期；

S4、依據(jù)無差拍控制原理，得到使(k+1)T_s時刻輸出電流等于參考電流的參考電壓矢量(U^*_α(k+1),U^*_β(k+1))，其中U表示電壓量；