[發明專利]基于邏輯開關矢量優化選擇的逆變器共模電壓抑制方法

有效

• 申請號: 202010127529.5
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111245268B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 王貴峰;王宇;夏正龍;李飛;劉戰;李春杰
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學;徐州礦源電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 湯金燕

本發明公開了一種上述基于邏輯開關矢量優化選擇的逆變器共模電壓抑制方法，通過檢測逆變器在t_k時刻的實際輸出值[i_α(k),i_β(k)]^T，向逆變器施加上周期的最優電壓矢量S_x(k),x∈{a,b,c}，根據預測模型，預測S_x(k),x∈{a,b,c}作用下t_k+1時刻的電流值在g?h坐標系下基于邏輯開關矢量優選法的優化矢量范圍確定可供選擇的矢量范圍，并在g?h坐標下，在可供選擇的矢量范圍內的有效電壓矢量進行FCS?MPC預測尋優，選取作用于[(k+1)T_s,(k+2)T_s]周期內，使t_k+2時刻電流跟隨性能指標最優的矢量S_x(k+1),x∈{g,h}，進行g?h坐標系到a?b?c坐標系的開關矢量映射開關映射，并選取共模電壓最小的矢量作為最終的最優矢量用于下周期逆變器控制，以實現冗余開關矢量的最小共模電壓輸出控制。

技術領域

本發明涉及多電平變換器預測控制技術領域，尤其涉及一種基于邏輯開關矢量優化選擇的逆變器共模電壓抑制方法。

背景技術

能源短缺是目前人類社會發展中面臨的重大問題之一，而變頻調速是實現節能減排的最有效途徑，得益于電力電子技術的進步與發展，在高耗能的工業領域已廣泛采用大功率變頻調速裝置。但在變頻器工作中，逆變器輸出側必然產生較大幅值的共模電壓，為電機等電氣設備的安全運行帶來許多負面影響，如在電機軸上形成軸電流，破壞電機絕緣；產生高頻漏電流對其他電氣設備造成電磁干擾；導致電機發熱造成功率損耗等。

采用共模變壓器、增加濾波器、插入共模電感等基于改變逆變器拓撲結構的硬件方法，需額外增加硬件設備，導致系統體積增大、成本增加。因此，目前針對逆變器輸出共模電壓抑制的研究主要集中在基于優化PWM控制和有限控制集模型預測控制(finitecontrol set model predictive control,FCS-MPC)的軟件方法。基于優化PWM控制的共模電壓抑制方法需要設計復雜的PWM調制單元，導致該類方案實現困難，而基于 FCS-MPC的共模電壓抑制方法，借助其建模直觀，控制簡單，可實現多目標優化控制，且無PWM調制器及PI參數調節等優點，已成為了當前變流器共模電壓抑制的主要研究方向。基于FCS-MPC的共模電壓抑制方法又可分為兩個方向：基于目標函數優化的方法和基于開關矢量優化的方法。基于目標函數優化的方法借助FCS-MPC易于實現多目標優化控制的特性，通過在目標函數中增加共模電壓抑制優化性能指標實現對輸出共模電壓幅值的控制，但共模電壓抑制效果與權重因子的選取關系緊密，考慮到各優化性能指標之間的相互沖突性，難以配置單一的權重因子以滿足設計者期望的不同控制效果。基于開關矢量優化的方法其核心思想是剔除輸出共模電壓較大的矢量，而只選取輸出共模電壓較小的矢量，但對于多電平逆變器及多目標綜合最優化控制來說，仍必須解決預測運算量過大及無權重因子控制器設計問題。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種基于邏輯開關矢量優化選擇的逆變器共模電壓抑制方法。

為實現本發明的目的，提供一種基于邏輯開關矢量優化選擇的逆變器共模電壓抑制方法，包括如下步驟：

S10，檢測逆變器在t_k時刻的實際輸出值[i_α(k),i_β(k)]^T，向逆變器施加上周期的最優電壓矢量S_x(k),x∈{a,b,c}；

S20，根據預測模型，預測S_x(k),x∈{a,b,c}作用下t_k+1時刻的電流值

S30，在g-h坐標系下基于邏輯開關矢量優選法的優化矢量范圍確定可供選擇的矢量范圍；