[发明专利]一种低损耗电压源逆变器模型预测电流控制方法

说明书

本发明提出了一种低损耗电压源逆变器模型预测电流控制方法，步骤为：采样k时刻逆变器的负载电流经clake变换得到αβ坐标系下的电流分量；根据逆变器的开关状态得到八个电压矢量；将不同开关状态所对应的电压矢量转化到αβ坐标系下的电压分量；根据电流分量和电压分量预测k+1时刻的电流值；将电流值带入第一目标函数进行计算；一个零矢量和一个非零矢量将八个电压矢量进行组合；计算电压矢量组合中的作用时间；计算第二目标函数确定出两组最优组合；根据三相负载电流的大小选择一个电压矢量组合作用于逆变器。本发明每个控制周期内采用两个矢量，降低了电流的谐波，可应用于大功率光伏并网逆变器或电机驱动控制器中，以减小系统损耗。

技术领域

本发明涉及电力电子中电压源逆变器的技术领域，具体涉及模型预测控制在大功率电压源逆变器控制领域的应用，尤其涉及一种低损耗电压源逆变器模型预测电流控制方法，可应用于如模型预测控制在光伏并网逆变器和电机驱动控制中的应用。

背景技术

据相关研究表明，逆变器近60％的故障是由温度引起，温度每上升10℃，故障率增加一倍。而逆变器的损耗是功率器件温度变化的直接原因，逆变器损耗越大将会导致功率器件结温越高，这不仅对逆变器的散热装置、冷却条件以及保护装置提出了更高的要求，也会加速功率器件的老化失效，减小逆变器使用寿命，使系统使用成本大大提高且降低了系统可靠性，这对于检修周期长、使用环境恶劣以及对系统运行可靠性要求较高的应用领域是一种不可忽视的危害，所以减小逆变器损耗对提高逆变器的性能、效率以及可靠性具有重要意义。虽然文献“S.Kwak and J.C.Park.Predictive Control Method With FutureZero-Sequence Voltage to Reduce Switching Losses in Three-Phase VoltageSource Inverters[J]，IEEE Transactions on Power Electronics,2015,30(3):1558-1566.”和“SangshinKwak,Jun-Cheol Park.Switching Strategy Based on ModelPredictive Control of VSI to Obtain High Efficiency and Balanced LossDistribution[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2014，29(9):4551-4567.”研究了基于模型预测控制的电压源逆变器低损耗运行，但这些方法使逆变器输出电流谐波含量较高，不能满足并网逆变器或者控制系统的要求。

发明内容

针对逆变器输出电流谐波含量较高，不能满足并网逆变器或者控制系统要求的技术问题，本发明提出一种低损耗电压源逆变器模型预测电流控制方法，在每一个控制周期内采用两个电压矢量作用于逆变器，从而降低输出电流谐波含量。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种低损耗电压源逆变器模型预测电流控制方法，步骤如下：

步骤一：采样k时刻逆变器的三相负载电流i_a、i_b、i_c，三相负载电流经过clake变换到两相静止αβ坐标系下的电流αβ分量i_α(k)和i_β(k)；

步骤二：根据逆变器的三相全控器件的开关状态S_a、S_b、S_c得到两电平逆变器有八个电压矢量u_i(S_aS_bS_c)，i＝0,1,2,3,4,5,6,7，其中，开关状态S_a、S_b、S_c等于0或1，电压矢量包括六个非零矢量和两个零矢量，两个零矢量为000和111；