[发明专利]电气转换器系统及其控制方法、计算机可读介质和控制器

说明书

一种用于控制电气转换器系统(10)的方法，所述方法包括：基于电气转换器系统(10)中的测量结果来确定电气转换器系统(10)的参考输出和所估计的输出(ω_m)；通过从预计算的优化的脉冲图案的表格选择来确定优化的脉冲图案(u_i，n)，这是基于参考输出和所估计的输出(ω_m)来选取的，脉冲图案包括应用于电气转换器系统(10)的切换时刻(t^*)的序列；确定电气转换器系统(10)中的谐振振荡(ψ_s，h)，其中谐振振荡(ψ_s，h)包括电气转换器系统(10)的LC滤波器(14)和电机(16)；通过求解电气转换器系统(10)的数学模型来确定电气转换器系统(10)的未来状态的序列，所述电气转换器系统(10)的数学模型受制于优化成本函数并且受制于将修改后的脉冲图案(u_i)应用于电气转换器系统(10)的约束，所述修改后的脉冲图案(u_i)包括关于优化的脉冲图案(u_i，n)的时间移位切换时刻，其中成本函数包括利用由修改后的脉冲图案(u_i)的时间移位切换时刻引起的脉冲响应振荡来补偿谐振振荡(ψ_s，h)的项，并且其中数学模型受约束使得修改后的脉冲图案(u_i)的切换时刻具有与优化的脉冲图案(u_i，n)的切换时刻相同的次序；将修改后的脉冲图案(u_i)应用于电气转换器系统(10)。

技术领域

本发明涉及电力转换器的控制领域。特别地，本发明涉及用于控制电气转换器系统的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制器。此外，本发明涉及电气转换器系统。

背景技术

以优化的脉冲图案操作电气电力转换器可能引起供应到电机的较高电流谐波，所述电气电力转换器使用在包括电气转换器和电机的中等电压电气系统中。为了减少由较高谐波引起的负面影响，LC滤波器可以安装在电机和电气转换器的输出之间。尽管滤波器使馈送至电机的谐波成分衰减，但是它可能向电气驱动系统中引入谐振行为。通常，通过使用独立于主追踪控制器工作的附加主动阻尼控制器而处置这种谐振行为，所述主追踪控制器选择要应用于电气转换器的优化的脉冲图案。

由于电气转换器为电机供应有限数目的电压水平，所以电气系统在稳定状态期间的性能可以通过总谐波失真（THD）来描述。它的值量化了定子电流与理想正弦形状的失真。稳定状态定子电流通过基次谐波和较高谐波来表征，所述基次谐波负责用于电气能量向机械能量的转换，所述较高谐波是电气转换器的切换性质的结果。较高电流谐波通常引起电机中的谐波损耗。作为较高损耗的结果，电机需要尺寸过大，这引起较高的价格。此外，由较高电流谐波引起的增加的损耗可能防止将电力转换器安装到DOL（直接在线）电机，所述DOL电机设计为经由向电力网的直接连接进行工作。

用于减少稳定状态电流失真的可能性之一将是在电气转换器与电机之间插入LC滤波器。这种类型的滤波器可以引起较高定子电流谐波的非常强的衰减速率，并且可以展现获得低得多的电流失真的可能性。然而，LC滤波器的插入可能向电气系统中引入谐振行为。克服与所引入的谐振行为有关的问题的一种方式可以是以串联连接方式向滤波电容器添加电阻性元件。这种概念作为被动阻尼而已知。然而，电阻性元件的添加还可能引起由滤波器提供的较高电流谐波的较弱衰减速率。此外，所插入的电阻性元件R浪费能量并且因此降低系统的能量效率。

解决由LC滤波器引入的谐振行为的问题的更合适方式是通过使用适当的阻尼控制。这样，不必插入电阻性元件R并且较高电流谐波的强有力衰减得以保留。这些解决方案大多是基于附加阻尼回路。附加阻尼回路包括辅助控制器，所述辅助控制器作为对谐振频率周围的经滤波的测量结果的反应而提供参考阻尼校正。

最近，已经存在电力电子设备中的预测控制的应用方面的持续兴趣。相比于之前的控制方法，所研发的应用于中等电压电气系统的预测控制方案展示了性能的显著改进。这些优势涉及瞬变期间的更好动态性能以及更好的稳定状态行为二者。例如，WO 2014183930 A1和WO 2014 064141 A1涉及电气转换器系统的模型预测控制。