[發明專利]一種低損耗電壓源逆變器模型預測電流控制方法

有效

• 申請號: 201810606970.4
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108712102B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 竇智峰;呂恒志;郭磊磊;金楠;尚姝鈺;楊小亮;晉玉祥;郭新飛
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院;平頂山工業職業技術學院
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

本發明提出了一種低損耗電壓源逆變器模型預測電流控制方法，步驟為：采樣k時刻逆變器的負載電流經clake變換得到αβ坐標系下的電流分量；根據逆變器的開關狀態得到八個電壓矢量；將不同開關狀態所對應的電壓矢量轉化到αβ坐標系下的電壓分量；根據電流分量和電壓分量預測k+1時刻的電流值；將電流值帶入第一目標函數進行計算；一個零矢量和一個非零矢量將八個電壓矢量進行組合；計算電壓矢量組合中的作用時間；計算第二目標函數確定出兩組最優組合；根據三相負載電流的大小選擇一個電壓矢量組合作用于逆變器。本發明每個控制周期內采用兩個矢量，降低了電流的諧波，可應用于大功率光伏并網逆變器或電機驅動控制器中，以減小系統損耗。

技術領域

本發明涉及電力電子中電壓源逆變器的技術領域，具體涉及模型預測控制在大功率電壓源逆變器控制領域的應用，尤其涉及一種低損耗電壓源逆變器模型預測電流控制方法，可應用于如模型預測控制在光伏并網逆變器和電機驅動控制中的應用。

背景技術

據相關研究表明，逆變器近60％的故障是由溫度引起，溫度每上升10℃，故障率增加一倍。而逆變器的損耗是功率器件溫度變化的直接原因，逆變器損耗越大將會導致功率器件結溫越高，這不僅對逆變器的散熱裝置、冷卻條件以及保護裝置提出了更高的要求，也會加速功率器件的老化失效，減小逆變器使用壽命，使系統使用成本大大提高且降低了系統可靠性，這對于檢修周期長、使用環境惡劣以及對系統運行可靠性要求較高的應用領域是一種不可忽視的危害，所以減小逆變器損耗對提高逆變器的性能、效率以及可靠性具有重要意義。雖然文獻“S.Kwak and J.C.Park.Predictive Control Method With FutureZero-Sequence Voltage to Reduce Switching Losses in Three-Phase VoltageSource Inverters[J]，IEEE Transactions on Power Electronics,2015,30(3):1558-1566.”和“SangshinKwak,Jun-Cheol Park.Switching Strategy Based on ModelPredictive Control of VSI to Obtain High Efficiency and Balanced LossDistribution[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2014，29(9):4551-4567.”研究了基于模型預測控制的電壓源逆變器低損耗運行，但這些方法使逆變器輸出電流諧波含量較高，不能滿足并網逆變器或者控制系統的要求。

發明內容

針對逆變器輸出電流諧波含量較高，不能滿足并網逆變器或者控制系統要求的技術問題，本發明提出一種低損耗電壓源逆變器模型預測電流控制方法，在每一個控制周期內采用兩個電壓矢量作用于逆變器，從而降低輸出電流諧波含量。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種低損耗電壓源逆變器模型預測電流控制方法，步驟如下：

步驟一：采樣k時刻逆變器的三相負載電流i_a、i_b、i_c，三相負載電流經過clake變換到兩相靜止αβ坐標系下的電流αβ分量i_α(k)和i_β(k)；

步驟二：根據逆變器的三相全控器件的開關狀態S_a、S_b、S_c得到兩電平逆變器有八個電壓矢量u_i(S_aS_bS_c)，i＝0,1,2,3,4,5,6,7，其中，開關狀態S_a、S_b、S_c等于0或1，電壓矢量包括六個非零矢量和兩個零矢量，兩個零矢量為000和111；