[發(fā)明專利]電壓型九開關(guān)逆變器控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811339994.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN109347356A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐毅;潘雷;王凱;徐東興;張俊茹;張靜梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/5387
• 分類號(hào): H02M7/5387
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

本發(fā)明提供了一種電壓型九開關(guān)逆變器控制方法，步驟如下：根據(jù)電壓型九開關(guān)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)得到在abc三相靜止對(duì)稱坐標(biāo)系中交流側(cè)電流電壓方程矩陣；通過(guò)Park變換得出狀態(tài)方程矩陣；對(duì)狀態(tài)方程矩陣進(jìn)行離散化；建立預(yù)測(cè)模型；優(yōu)化性能指標(biāo)得到電壓型九開關(guān)逆變器在dqo旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制增量；通過(guò)Park反變換得到在abc三相靜止對(duì)稱坐標(biāo)系下的控制增量，進(jìn)而得到用于控制電壓型九開關(guān)逆變器每個(gè)開關(guān)通斷的控制信號(hào)。本發(fā)明有益效果：采用模型預(yù)測(cè)算法對(duì)電壓型九開關(guān)逆變器進(jìn)行控制，避免上下逆變器參數(shù)的耦合對(duì)控制效果的影響，具有自適應(yīng)性及魯棒性；針對(duì)系統(tǒng)的控制目標(biāo)及約束確定了系統(tǒng)優(yōu)化性能指標(biāo)，增強(qiáng)控制方法的靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及逆變器控制領(lǐng)域，特別涉及一種電壓型九開關(guān)逆變器控制 方法。

背景技術(shù)

對(duì)于帶上、下雙端交流三相輸出的逆變器，九開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 逆變器是近年來(lái)提出的一種用較少開關(guān)器件替代傳統(tǒng)背靠背雙 PWM逆變器的電路拓?fù)洹Ｏ噍^于傳統(tǒng)背靠背雙PWM拓?fù)洌砰_ 關(guān)逆變器開關(guān)器件的使用量減少了25％，具有開關(guān)器件使用量少、 體積較小、損耗較低等優(yōu)點(diǎn)。

隨著非線性電力電子器件、裝置和沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷在現(xiàn)代 工業(yè)中的廣泛應(yīng)用以及各種復(fù)雜、精密、對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè) 備的不斷普及，各種用電設(shè)備對(duì)電壓穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。本發(fā) 明通過(guò)對(duì)電壓型九開關(guān)逆變器采用合適的控制方法，可以很好解決 上述問(wèn)題，并且相較于傳統(tǒng)背靠背雙PWM逆變器，降低了帶上、 下雙端交流三相輸出的逆變器的開關(guān)器件數(shù)量、體積、損耗和成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供：一種用于控制電壓型九開 關(guān)逆變器每個(gè)開關(guān)通斷的控制信號(hào)的電壓型九開關(guān)逆變器控制方 法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種電壓 型九開關(guān)逆變器控制方法，該電壓型九開關(guān)逆變器包括九個(gè)開關(guān)， 其中：上逆變器包括六個(gè)開關(guān)、下逆變器包括六個(gè)開關(guān)、上下逆變 器共用中間三個(gè)開關(guān)，控制方法包括以下步驟：

步驟一、采用開關(guān)函數(shù)，得到電壓型九開關(guān)逆變器輸出電壓與 開關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系矩陣；根據(jù)電壓型九開關(guān)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 得到在abc三相靜止對(duì)稱坐標(biāo)系中，電壓型九開關(guān)逆變器交流側(cè)電 流電壓方程矩陣；

步驟二、對(duì)電壓型九開關(guān)逆變器交流側(cè)電流電壓方程矩陣進(jìn)行 Park變換，得出在dqo旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的狀態(tài)方程矩陣；

步驟三、將電壓型九開關(guān)逆變器的狀態(tài)方程矩陣進(jìn)行離散化；

步驟四、建立電壓型九開關(guān)逆變器的預(yù)測(cè)模型；

步驟五、根據(jù)電壓型九開關(guān)逆變器輸出電壓與給定電壓的差 值、系統(tǒng)控制增量幅值大小的限制，建立控制方法的優(yōu)化性能指標(biāo)， 得到電壓型九開關(guān)逆變器在dqo旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制增量Δu_s；

步驟六、根據(jù)電壓型九開關(guān)逆變器在dqo旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制 增量Δu_s，通過(guò)Park反變換得到在abc三相靜止對(duì)稱坐標(biāo)系下的控 制增量Δu_s，進(jìn)而得到用于控制電壓型九開關(guān)逆變器每個(gè)開關(guān)通斷 的控制信號(hào)。

步驟一所述采用開關(guān)函數(shù)，得到電壓型九開關(guān)逆變器輸出電壓 與開關(guān)函數(shù)之間的關(guān)系矩陣，是將電壓型九開關(guān)逆變器九個(gè)開關(guān)的 每個(gè)開關(guān)的狀態(tài)定義如式(1)：

式(1)中X＝A,B,C表示電壓型九開關(guān)逆變器的三相橋臂； I＝H,M,L表示單相橋臂的上中下三個(gè)開關(guān)，

由電壓型九開關(guān)逆變器的開關(guān)約束條件可知每相橋 臂的開關(guān)狀態(tài)f可表示為式(2)：

式(2)中A,B,C表示電壓型九開關(guān)逆變器的三相橋臂；H,M,L 表示單相橋臂的上中下三個(gè)開關(guān)管，k＝1,2,3表示每相橋臂有3種 狀態(tài)，