[發明專利]一種UPS系統中逆變器的容錯控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201911186737.6
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110855136B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 李江偉;鮑海波;李紹堅;黃翰民;楊鵬;王愚;李宇燁;雷文東;鐘志東;王成成;劉文韜;王清成;石瑞才
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司南寧供電局
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京國帆知識產權代理事務所(普通合伙) 11334
• 代理人: 劉小哲

本發明公開了一種UPS系統中逆變器的容錯控制裝置及其控制方法，其中，所述裝置包括：Park變換模塊、Clark變換模塊、電壓預測模塊、PLL鎖相環模塊、電壓補償模塊、價值函數模塊、母線電容電壓偏移計算模塊、三相四開關逆變器模塊、負載模塊；其中，三相四開關逆變器模塊輸出端依次與電壓預測模塊和負載模塊相連接，Clark變換模塊一端與Park變換模塊，一端與電壓預測模塊；Park變換模塊分別與PLL鎖相環模塊和價值函數模塊相連接；電壓補償模塊分別與母線電容電壓偏移計算模塊和價值函數模塊相連接；價值函數模塊的輸出端與三相四開關逆變器模塊相連接。在本發明實施中，對UPS系統精度要求不高，建模方便，提高了UPS系統的動態特性和可靠性。

技術領域

本發明涉及逆變控制技術領域，尤其涉及一種UPS系統中逆變器的容錯控制裝置及其控制方法。

背景技術

逆變器是UPS中的核心部分，為實現逆變器開關器件故障后容錯運行，提高系統的可靠性以及運行時間和效率，容錯性逆變器的研究越來越受到重視；許多不同的逆變器容錯方法已被提出，其中將三相六開關逆變器切換為三相四開關逆變器的容錯方案由于具有易操作，結構簡單和低成本等特點，可對單相開路或短路故障進行容錯，逐漸成為逆變器容錯研究的熱點。

現代工業都具有非線性、不確定性和時變的特點，傳統的控制技術難以得到良好的控制效果；近年來從工業生產實踐中興起了一種新型控制技術，即模型預測控制；模型預測控制是一種智能控制算法，具有滾動優化、在線反饋校正的特性，是一種能夠較好抑制參數變化和不確定性擾動的控制策略；與其他控制技術相比，模型預測控制具有對模型的精度要求不高、建模方便、系統魯棒性及穩定性好、動態性能好等特點，因此，越來越成為各領域學者研究的熱點；在三相四開關逆變器控制中，由于電容電壓的不均衡現象導致系統的控制性能降低，如何改善電容電壓不平衡帶來的不利影響成了四開關逆變器控制需要解決的問題之一。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，本發明提供了一種UPS系統中逆變器的容錯控制裝置及其控制方法，對UPS系統精度要求不高，建模方便，提高了UPS系統的動態特性和可靠性。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種UPS系統中逆變器的容錯控制裝置，所述裝置包括：Park變換模塊、Clark變換模塊、電壓預測模塊、PLL鎖相環模塊、電壓補償模塊、價值函數模塊、母線電容電壓偏移計算模塊、三相四開關逆變器模塊、負載模塊；其中，

所述三相四開關逆變器模塊輸出端依次與所述電壓預測模塊和所述負載模塊相連接，所述Clark變換模塊一端與所述Park變換模塊，一端與所述電壓預測模塊；所述Park變換模塊分別與所述PLL鎖相環模塊和所述價值函數模塊相連接；所述電壓補償模塊分別與所述母線電容電壓偏移計算模塊和所述價值函數模塊相連接；所述價值函數模塊的輸出端與所述三相四開關逆變器模塊相連接。

可選的，所述容錯控制裝置還包括空心電感線圈；

所述空心電感線圈設置在所述三相四開關逆變器模塊與所述負載模塊之間；所述三相四開關逆變器模塊的輸出端在未與所述空心電感線圈連接前與所述電壓預測模塊相連接；所述空心電感線圈輸出端通過電容器與所述電壓預測模塊相連接；以及所述空點電感線圈輸出端與所述電壓預測模塊相連接。

可選的，所述電壓預測模塊用于將輸入的電壓和電流轉化為自然坐標系下的電壓預測模型和電流預測模型輸入至所述Clark變換模塊；

所述電壓預測模型和所述電流預測模型經過所述Clark變換模塊得到α-β坐標系下k+1時刻的電壓離散方程，并同時與所述PLL鎖相環模塊得到α軸與d軸之間的角度差θ輸入所述Park變換模塊；

通過所述Park變換模塊得到d-q坐標系下k+1時刻的電壓離散方程；

以及以k+1時刻的電壓矢量為控制量，建立參考電壓矢量和k+1時刻電壓矢量差值形式的價值函數；