一种多电平逆变器模型预测控制方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113904577A(43)申请公布日2022.01.07(21)申请号202111171904.7(22)申请日2021.10.08(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人张承慧刘畅邢相洋(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人闫圣娟(51)Int.Cl.H02M7/483(2007.01)H02M7/487(2007.01)H02J3/38(2006.01)H02M7/493(2007.01)权利要求书2页说明书12页附图9页(54)发明名称一种多电平逆变器模型预测控制方法及系统(57)摘要本发明公开一种多电平逆变器模型预测控制方法及系统，包括：预设控制悬浮电容电压波动范围的控制阈值，确定中点电压和悬浮电容电压平衡的优先级；构建中点电压和悬浮电容电压平衡条件，通过平衡条件筛选开关序列；构建价值函数，构建空间矢量图，根据矢量价值函数值对空间矢量图进行扇区划分，确定参考电压所在第一目标扇区；在第一目标扇区内以虚拟矢量为基准进行二次划分，对所在第二目标扇区根据菱形对角线进行三次划分，确定参考电压所在空间矢量图的最终位置；根据最终位置确定零共模矢量；将矢量根据空间矢量图内外圈划分原则重新排序，得到降低开关损耗，固定开关频率的序列；根据价值函数得到占空比，以此控制逆变器开关管的动作。CN113904577ACN113904577A权利要求书1/2页1.一种多电平逆变器模型预测控制方法，其特征在于，包括：预设控制悬浮电容电压波动范围的控制阈值，以此确定中点电压和悬浮电容电压平衡的优先级；构建中点电压平衡条件和悬浮电容电压平衡条件，根据优先级切换平衡条件，通过平衡条件根据三相输出电压在候选开关序列中筛选最优开关序列；构建控制三相输出电压的价值函数，对零共模候选矢量构建空间矢量图，根据零共模候选矢量价值函数值对空间矢量图进行扇区划分，并确定参考电压所在第一目标扇区；在第一目标扇区内以虚拟矢量为基准进行二次划分，对二次划分后参考电压所在第二目标扇区根据菱形对角线进行三次划分，并根据价值函数确定参考电压所在空间矢量图的最终位置；根据最终位置确定零共模矢量，得到零共模矢量作用的占空比，以及根据空间矢量图的内外圈划分原则得到零共模矢量的作用顺序；根据占空比、作用顺序和开关序列控制逆变器开关管的动作。2.如权利要求1所述的一种多电平逆变器模型预测控制方法，其特征在于，所述悬浮电容电压平衡条件为：FunFC(k)＝(Vxf(k)‑Vdc/4)ix(k)x＝(a,b,c)所述中点电压平衡条件为：*FunDC(k)＝(VP(k)‑VN(k))VxN(k)ix(k)x＝(a,b,c)其中，Vxf(k)是a、b、c三相在k时刻的悬浮电容电压；Vdc为直流测电压；VP(k)、VN(k)分别*是k时刻直流侧的上下电容电压；VxN(k)为在k时刻x点(x＝a,b,c)到N点之间的输出电压；ix(k)为a、b、c三相在k时刻交流侧输出电流的电流采样值。3.如权利要求1所述的一种多电平逆变器模型预测控制方法，其特征在于，中点电压和悬浮电容电压平衡的优先级关系为：根据悬浮电容电压与四分之一直流测电压间差值的绝对值与控制阈值的比较结果，判断中点电压平衡和悬浮电容电压平衡的优先级，若前者不小于后者，则控制悬浮电容电压平衡，将悬浮电容电压控制在控制阈值范围之内，再控制中点电压平衡；否则先控制中点电压平衡。4.如权利要求1所述的一种多电平逆变器模型预测控制方法，其特征在于，所述价值函**数为g2＝|Vα(k+1)‑Vα(k+1)|+|Vβ(k+1)‑Vβ(k+1)|*其中，Vαβ(k+1)为矢量在空间矢量图中的横纵坐标值，Vαβ(k+1)为实际输出三相电压经过克拉克变换得到的αβ坐标系下的坐标。5.如权利要求1所述的一种多电平逆变器模型预测控制方法，其特征在于，在第一目标扇区内以虚拟矢量为基准进行二次划分后，根据第一目标扇区所在三角形的三个顶点的价值函数值确定参考电压所在第二目标扇区；或者，对第二目标扇区根据菱形对角线进行三次划分过程为，将虚拟矢量延长至大扇区三角形边的中点上，且其位置位于第二目标扇区的正对面，形成菱形扇区，将菱形扇区划分为两个三角形扇区；根据菱形扇区长对角线的两个零共模候选矢量的价值函数值确定参考电压所处的三角形扇区，所述三角形扇区的三个顶点所属的零共模候选矢量为最终确定的零共模矢量。6.如权利要求1所述的一种多电平逆变器模型预测控制方法，其特征在于，确定零共模2CN113904577A权利要求书2/2页矢量后，根据零共模矢量与其对应的价值函数成反比得到零共模矢量作用的占空比。7.如权利要求1所述的一种多电平逆变