【技术实现步骤摘要】
一种结温导向的三电平NPC逆变器改进的模型预测控制方法
[0001]本专利技术属于三电平NPC逆变器调制
，具体涉及一种结温导向的三电平NPC逆变器改进的模型预测控制方法。
技术介绍
[0002]三电平中点钳位型(neutral
‑
point clamped，NPC)逆变器由于具有开关器件耐压水平低、输出电压谐波含量少及控制技术较为成熟等特点，在轨道交通牵引传动、风力发电、挖掘盾构等领域得到广泛应用。与此同时，逆变器工作环境也越来越恶劣，因而现阶段对三电平系统级可靠性的要求也越来越高。
[0003]工程实践表明，绝大多数三电平逆变器装置的失效是由功率器件引起的，在三电平逆变器切换过程中，瞬间的能量变化和分布极有可能失衡，造成功率器件的局部能量过高而导致其失效。绝缘栅双极晶体管(IGBT)主要用作大功率变流器的功率器件，受多变工况影响较大且较为脆弱。有研究指出，结温变化幅值与平均结温很大程度上决定了IGBT模块的寿命，其中，IGBT寿命与不同结温变化幅度和平均结温下的温度循环次数有关，所以IGB...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种结温导向的三电平NPC逆变器改进的模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤A1：测取当前采样时刻k的负载电流测量值i(k)和电容电压值U
c1
(k)和U
c2
(k)，测取当前采样时刻k的每相的开关状态S
A
、S
B
和S
C
；步骤A2：利用当前采样时刻k的负载电流测量值i(k)预测下一时刻k+1的参考电压矢量v
*
(k+1)，并根据该参考电压矢量v
*
(k+1)判断其所处的扇区：所述扇区是根据以下方式对电压矢量扇区进行的划分：在α
‑
β坐标系下，以α轴为起点，沿逆时针方向将电压矢量扇区以30
°
为间隔划分为12个扇区，各扇区依次命名为第1扇区～第12扇区，每个扇区对应的备选矢量集中有七个电压矢量；然后，将参考电压矢量v
*
(k+1)分解在α
‑
β坐标系下，通过计算该参考电压矢量v
*
(k+1)与α轴的夹角，进而判断出该参考电压矢量v
*
(k+1)所处的扇区；步骤A3：在步骤A2判断得到的参考电压矢量v
*
(k+1)所处扇区对应的备选矢量集中，依次对七个电压矢量进行如下的迭代计算，以得到当前采样时刻k的最优化矢量：A3
‑
1：首先利用当前时刻k的负载电流测量值i(k)和每个电压矢量预测下一时刻k+1的负载电流值i
p
(k+1)；A3
‑
2：然后利用当前时刻k的电容电压值U
c1
(k)、U
c2
(k)以及每相的开关状态S
A
、S
B
和S
C
预测下一时刻k+1的中点电位ΔU
c
(k+1)；A3
‑
3：在代价函数中，动态判断功率器件在下一时刻相对于当前时刻处于开关状态还是导通状态，并在对应状态加入降低对应功率损耗的因子，得到综合考虑了电流控制、中点电位平衡控制及降低功率器件损耗的最终代价函数；A3
‑
4：将步骤A3
‑
1预测得到的下一时刻k+1的负载电流值i
p
(k+1)和步骤A
‑
2预测得到的下一时刻k+1的中点电位ΔU
c
(k+1)代入最终代价函数，计算每个电压矢量对应的g值；A3
‑
5：比较并确定所有g值中的最小值，将最小g值对应的电压矢量作为当前采样时刻k的最优化矢量v
opt
。2.根据权利要求1所述的一种结温导向的三电平NPC逆变器改进的模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤A2中，根据下式预测得到下一时刻k+1的参考电压矢量v
*
(k+1)：式中，R表示三相负载电阻，L表示三相负载电感，T
s
表示采样时间，i
*
(k+1)表示下一时刻k+1的参考电流值。3.根据权利要求1所述的一种结温导向的三电平NPC逆变器改进的模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤A3
‑
1中，利用下式对下一时刻k+1的负载电流值i
p
(k+1)进行预测：式中，v(k)表示电压矢量。4.根据权利要求1所述的一种结温导向的三电平NPC逆变器改进的模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤A3
‑
2中，利用下式对下一时刻k+1的中点电位ΔU
c
(k+1)进行预测：式中，T
s
表示采样时间，C表示电容值；
ΔU
c
(k)表示当前时刻k的两电容电压差值：ΔU
c
(k)＝...
【专利技术属性】
技术研发人员：向超群，杜京润，伍珣，李佳怡，席振，范子寅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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