[发明专利]一种三电平电压源型变换器模型预测控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中点箝位型三电平电压源型变换器的控制方法，属于电力电子变换器控制领域。

背景技术

中点箝位型（neutral point clamped，NPC）三电平电压源型变换器以其功率可以双向流动、电网侧可实现单位功率因数运行、输入电流正弦度好、谐波畸变小、器件承压低、开关频率低、du/dt小等诸多优点，在大功率交流调速、高压直流输电及新能源发电等领域获得了广泛的应用。

三电平电压源型变换器的控制策略，通常含有电流内环控制策略。电流内环控制的主要目标是快速跟踪电流指令，使输入电流正弦。由于模型预测控制具有快速的动态响应和稳态跟踪性能，省去了电流线性控制器以及PWM调制模块，控制思想简单，易于在数字信号处理芯片上实现，因此在三电平变换器电流内环控制中得到了应用。中点电位平衡问题也是三电平电压源型变换器固有的问题，其在传统模型预测控制方法中也得到了解决。

三电平电压源型变换器模型传统预测控制原理是首先建立系统离散数学模型，然后根据数学模型计算所有开关状态下的电流预测值和中点电位偏移预测值，最后选取预测值和指令值之差作为价值函数，以该优选指标函数取最小值的一组电流空间矢量对应的开关信号作为下一个采样周期的开关信号。然而这种方法存在以下几方面的问题：(1)由于三电平变换器的开关矢量繁多，价值函数比较复杂，使得程序运算量比较大，从而限制了控制系统采样频率的提高，制约了整体控制性能的提升；(2)开关状态切换时，相电压和线电压产生幅值的过高跳变，单管承受全部母线电压或负载端承受过高电压冲击因此，针对以上问题，需要对传统模型预测控制方法加以改进，使得计算量减少，并且在开关状态切换时不会出现线电压或相电压幅值的过高跳变。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提出一种改进的三电平电压源型变换器模型预测控制方法。该方法计算简单，不仅能够有效减少程序计算量，提高系统的采样频率，而且能够避免开关状态切换时交流侧相电压、线电压的过高幅值跳变。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种三电平电压源型变换器模型预测控制方法，包括下列几个方面：

(1)建立三电平电压源型变换器交流侧电流与开关函数的关系模型，如下

iα(k+2)=(1-RTsL)iα(k+1)+TsL·[(eα(k+1)-uα(k+1)]iβ(k+2)=(1-RTsL)iβ(k+1)+TsL·[(eβ(k+1)-uβ(k+1)]]]>