纯电动汽车模块化多电平转换器的控制方法技术

一种纯电动汽车模块化多电平转换器的控制方法，属于控制技术领域。本发明专利技术的目的是主要针对用于纯电动汽车驱动的特殊的模块化多电平转换器控制问题，设计分层控制器来进行控制的纯电动汽车模块化多电平转换器的控制方法。本发明专利技术的步骤是：（1）模块化多电平转换器数学模型的搭建；（2）有限集预测控制器控制目标函数设计；（3）多步有限集预测控制筛除算法的优化求解。本发明专利技术同时考虑最优和次优的情况；还有一些研究考虑到这种情况，但在下一时域考虑所有开关组合，而本发明专利技术仅将最优和次优以及其左右的电平数量作为备选，进一步减少计算负担。

【技术实现步骤摘要】
纯电动汽车模块化多电平转换器的控制方法
本专利技术属于控制

技术介绍
近些年来电动汽车(BEVs)发展迅速，但仍然存在很多待解决的关键问题制约着其真正取代传统汽车，比如电池寿命短、充电时间长等。正因如此针对于提高电池性能的研究蓬勃兴起。BEVs的电池单元通常需要满足转换器的要求来驱动电机，然而由于电池单元间的化学特性差异，导致其在充放电时出现电压不平衡，这将会不断地给电池带来损害，并且将会减少电池寿命。对于电动车牵引等大功率电力传动应用邻域中，高压电力电子变换器的不仅能改善系统调速性能，同时可以提高电能变换效率。一种特殊的模块化多电平转换器被提出用以驱动电机同时均衡各个电池间电压。如何在电动车控制中实现各个电池单元平衡以及跟踪给定电流一直是模块化多电平转换器控制的关键。针对模块化多电平转换器主要有以下问题：1.传统的电动汽车进行电机驱动和电池控制需要带有电池管理单元的普通三相两电平逆变器，硬件需求大。2.现有的模块化多电平转换器预测控制中通常只是一步预测，没有真正体现出预测控制的优化求解特点。3.模块化多电平转换器子模块数量多，计算负担大，比如对于五电平的模块化多电平转换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电动汽车模块化多电平转换器的控制方法，其特征在于：其步骤是：(1)模块化多电平转换器数学模型的搭建：①以j相代表，其中j∈{a,b,c}，为a,b,c三相中的任意一相；②上桥臂和下桥臂的电流是由两项组成的，分别为j相交流电流ij，j相环流icir,j，表达式如(1)、(2)所示：

【技术特征摘要】
1.一种纯电动汽车模块化多电平转换器的控制方法，其特征在于：其步骤是：(1)模块化多电平转换器数学模型的搭建：①以j相代表，其中j∈{a,b,c}，为a,b,c三相中的任意一相；②上桥臂和下桥臂的电流是由两项组成的，分别为j相交流电流ij，j相环流icir,j，表达式如(1)、(2)所示：其中，t代表上桥臂，b代表下桥臂，ijt是上桥臂电流，ijb是下桥臂电流，icir,j是通过转换器桥臂的环流；③通过(1)、(2)两个式子得到环流与上下桥臂电流还有直流侧电流的关系式，如式(3)：④由基尔霍夫电压定律可得模块化多电平转换器每相的动态方程如(4)、(5)表示：其中，Njt、Njb分别是j相上、下桥臂中处于“投入”状态的子模块数量，vcell是每个子模块中电池电压，L0是模块化多电平转换器每相中的电感，L阻感负载中的电感，R是阻感负载中的电阻值，R0是模块化多电平转换器等效电阻；⑤联立式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)可得模块化多电平转换器j相交流侧相电流及环流交流分量动态特性的时域连续数学表达式，如下：⑥选择j相交流电流和环流，作为被控系统的j相状态量x，即⑦若每相有2N个子模块，为了维持每相电流输出，处于“投入”状态的子模块数量为N，那么每个采样周期执行有限集预测控制的算法的滚动优化次数为而且，模块化多电平转换器为三相结构，实际滚动优化次数为其三倍，计算量太大，因此不选择子模块开关状态作为控制量u，而选择每相中上、下桥臂，处于“投入”状态的子模块数量，即这样一来滚动优化次数减少至2N+1，又有Njt+Njb＝N，滚动优化次数再次减少至N+...

【专利技术属性】
技术研发人员：许芳，曲雅丽，曲逸，陈虹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22