[发明专利]一种三电平并网逆变器恒定开关频率模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种三电平并网逆变器恒定开关频率模型预测控制方法，包括以下步骤：第一步，三电平空间矢量调制方法采用三矢量合成，根据瞬时功率理论和直接功率预测控制方法确定目标函数；第二步，根据目标函数取最小值确定参考矢量所在的小扇区位置；第三步，计算一个开关周期内的三个矢量的分别作用时间；第四步，根据中点电压平衡确定开关序列。本发明的方法可以大大减小三电平并网逆变器功率控制的计算量，降低了并网逆变器有功功率和无功功率纹波，具有较好的动静态性能，同时可实现恒定的开关频率，具有更好的谐波抑制效果。

技术领域

本发明涉及三电平并网逆变器领域，特别涉及一种三电平并网逆变器恒定开关频率模型预测控制方法。

背景技术

随着分布式电源、储能系统、电动汽车等领域的迅速发展，对电能质量和系统效率的要求也越来越高。三电平逆变器相比于传统的两电平逆变器具有谐波少、开关管电压应力小、耐压高、电磁干扰小等优点。T型逆变器相比于其他三电平中点钳位型逆变器，有两个主要的优点：当输出相电压为直流母线电压和零的时候，只有一个开关被导通，减少了开通损耗；流过每一个开关管的电流均值相等，每个开关管产生相同的热量。因此，近年来T型三电平逆变器受到企业和高校的广泛关注，前景十分广阔。

然而，传统的直接功率控制方法存在开关频率随采样时间、负载参数和系统状态变化而变化，产生分散谐波成分的问题，并且，预测算法计算量大，占用了大量的芯片资源。因此，研究一种高效及性能优越的并网逆变器功率控制方法至关重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述问题，提出一种三电平并网逆变器恒定开关频率模型预测控制方法，减小三电平并网逆变器功率控制的计算量，降低了并网逆变器有功功率和无功功率纹波。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种三电平并网逆变器恒定开关频率模型预测控制方法，包含以下四个步骤：

S1、三电平空间矢量调制方法采用三矢量合成，根据瞬时功率理论和直接功率预测控制方法确定目标函数；

S2、根据目标函数取最小值确定参考矢量所在的小扇区位置；

S3、计算一个开关周期内的三个矢量的分别作用时间；

S4、根据中点电压平衡确定开关序列。

所述三电平并网逆变器恒定开关频率模型预测控制方法步骤S1具体方法如下：

三电平T型逆变器每一相的输出电平都有三种状态：输出电压等于直流母线电压、输出电压等于直流母线电压的一半、输出电压等于0，分别设为P、O、N；因此共有27种基础矢量分别为：NNN、NNO、NNP、NON、NOO、NOP、NPN、NPO、NPP、ONN、ONO、ONP、OON、OOO、OOP、OPN、OPO、OPP、PNN、PNO、PNP、PON、POO、POP、PPN、PPO、PPP；

27个基础矢量构成的矢量图分为六个大扇区，每个大扇区分为四个小扇区，每个大扇区有六种合成矢量，根据参考电压矢量所在扇区选择相应的合成矢量，具体如下：

当参考矢量位于第一小扇区时，合成矢量选择零矢量v₀、小矢量v₁、小矢量v₂；

当参考矢量位于第二小扇区时，合成矢量选择小矢量v₁、中矢量v₄、大矢量v₃；

当参考矢量位于第三小扇区时，合成矢量选择小矢量v₁、小矢量v₂、中矢量v₄；

当参考矢量位于第四小扇区时，合成矢量选择小矢量v₂、中矢量v₄、大矢量v₅。