单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法和系统，该方法包括：基于逆变器拓扑结构分析得到输出电流的动态约束方程；对输出电流变量离散化得到下一时刻的输出电流；设计开关序列，基于下一时刻的输出电流构建得到代价函数；构建代价函数集，并对代价函数集遍历寻优得到最优解和次优解分别对应的主导矢量和冗余矢量；计算最优解和次优解对应的主导矢量和冗余矢量的作用时间，并根据开关序列、主导矢量和冗余矢量的作用时间生成多个PWM脉冲，分别驱动相应的多个开关管，以实现下一时刻的逆变器输出电流的跟踪预测。本发明专利技术能够实现电流快速跟踪预测，并能实现中点电位平衡，恒定开关频率，降低输出电流谐波，提高跟踪电流波形质量。高跟踪电流波形质量。高跟踪电流波形质量。

【技术实现步骤摘要】
单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及三电平逆变器控制
，尤其涉及一种单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法和系统。

技术介绍

[0002]NPC(中点钳位)三电平逆变器能够解决由于半导体器件工艺限制、过高的电压变化率、电流品质等因素在高电压等级大功率高性能逆变器设计上的难关。采用单相NPC三电平变换器作为单元模块，构建级联变换器，可以降低设计成本，提高可靠性。
[0003]常见的单相NPC三电平逆变器的控制策略主要包括直流电流控制和模型预测控制。直流电流控制易于实现、鲁棒性强，但由于该算法的开关频率不恒定，导致该算法在工程中应用较少。单相NPC三电平逆变器在使用模型预测控制方法时，存在开关频率不固定、电流谐波大、多目标优化复杂和对处理器运算效率要求高等问题。
[0004]有鉴于此，有必要设计一种频率固定的、单目标控制的快速跟踪控制系统及方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法，其特征在于，所述单相NPC三电平逆变器包括直流源、第一电容、第二电容、第一开关管至第八开关管、第一二极管至第四二极管、LC滤波器和负载电阻，其中，第一电容和第二电容并联在直流源的正负端，第一开关管至第四开关管依次串联，第五开关管至第八开关管依次串联，两组依次串联的开关管分别并联在直流源的正负端，第一开关管和第二开关管的连接点与第三开关管和第四开关管的连接点之间依次连接第一二极管和第二二极管，第五开关管和第六开关管的连接点与第七开关管和第八开关管的连接点之间依次连接第三二极管和第四二极管，第一二极管和第二二极管的连接点、第三二极管和第四二极管的连接点，以及第一电容和第二电容的连接点均相连，第二开关管和第六开关管的发射极分别作为单相NPC三电平逆变器的a相输出端和b相输出端，a相输出端和b相输出端连接LC滤波器和负载电阻，其中，单相NPC三电平逆变器的九种开关状态对应九个输出电压矢量和五个输出电压值，每一输出电压矢量对应一个输出电压值，所述九个输出电压矢量划分为若干个主导矢量和若干个冗余矢量，所述方法包括：步骤S1：基于所述单相NPC三电平逆变器的拓扑结构分析得到逆变器输出电流的动态约束方程；步骤S2：采用前向欧拉法对所述动态约束方程中的逆变器输出电流变量离散化得到下一时刻的逆变器输出电流；步骤S3：基于所述主导矢量和所述冗余矢量设计开关管的开关序列，并基于下一时刻的逆变器输出电流构建得到代价函数；步骤S4：计算五个输出电压值分别对应的代价函数值，根据五个代价函数值构建代价函数集，并对所述代价函数集遍历寻优得到最优解和次优解分别对应的两个输出电压值，以根据两个输出电压值确定相应的主导矢量和冗余矢量；步骤S5：计算最优解和次优解对应的主导矢量和冗余矢量的作用时间，并根据所述开关序列、所述主导矢量和所述冗余矢量的作用时间生成多个PWM脉冲，分别驱动a相和b相上的多个开关管，以实现下一时刻的逆变器输出电流的跟踪预测。2.如权利要求1所述的单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的动态约束方程表示如下：其中，i
s
为逆变器输出电流，为逆变器输出电流的变化率，L为滤波器电感值，u
ab
为逆变器的输出电压值，u
out
为负载电阻的电压值，r为LC滤波器所在滤波电路的等效电阻。3.如权利要求2所述的单相NPC三电平逆变器双矢量电流预测控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的下一时刻的逆变器输出电流表示如下：其中，i
s
(k)为当前k时刻的逆变器输出电流，i
s
(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁雷，蔡玉华，徐岸非，梅加伟，王盼，王航，袁凯，徐虎，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：