[发明专利]一种Quasi-Z源间接矩阵变换器的模型预测控制方法

说明书

本发明实施例公开了一种Quasi‑Z源间接矩阵变换器的模型预测控制方法，在建立Quasi‑Z源网络离散时间模型的基础上，仅通过一个控制闭环，对下一个控制周期的Quasi‑Z源网络输出电压、输入无功功率和Quasi‑Z源间接矩阵变换器的负载电流进行控制，而不需要矩阵变换器复杂的调制算法及额外的闭环控制策略。本发明实施例具有算法简单、易于数字实现、动态响应快、稳态精度高的特点。

技术领域

本发明涉及变换器控制技术领域，具体涉及一种Quasi-Z源间接矩阵变换器的模型预测控制方法。

背景技术

Quasi-Z源间接矩阵变换器结合了Quasi-Z源变换器和间接矩阵变换器的优点，在交流-交流变换系统中体现出了独特的优势：1)继承了传统间接矩阵变换器无中间直流环节，输入输出电流为正弦波，能量双向流动的优点；2)泵升电网电压的功能，改善电压增益，克服了传统间接矩阵变换器电压传输比的限制；3)输入侧不需要额外的LC滤波器，大大简化了系统的硬件结构；4)允许变换器中同一桥臂的两个开关管同时导通，而不损坏器件，降低了系统控制的复杂度，提高了系统的安全性；5)对电网电压跌落具有一定的穿越能力，即抗电网电压跌落干扰的功能，提高了变流器系统的稳定性。因此，Quasi-Z源间接矩阵变换器在交流变换领域具有很好的应用前景。

现有的Quasi-Z源间接矩阵变换器的空间矢量调制策略，需要分别对整流级和逆变级进行电压、电流矢量运算及占空比合成，其算法复杂，且当Quasi-Z源间接矩阵变换器在交流调速等领域应用时，需要设计额外的闭环控制策略。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种Quasi-Z源间接矩阵变换器的模型预测控制方法，用以解决现有的Quasi-Z源间接矩阵变换器的空间矢量调制策略需要分别对整流级和逆变级进行电压、电流矢量运算及占空比合成导致算法复杂的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种Quasi-Z源间接矩阵变换器的模型预测控制方法，所述方法包括：测量k时刻的Quasi-Z源间接矩阵变换器不同节点的若干电压、电流值；根据k时刻的Quasi-Z源间接矩阵变换器的各个开关组合状态和各组开关状态矢量之间的对应关系建立开关函数，提取出与每组开关状态矢量对应的整流级开关状态S_rec和逆变级开关状态S_inv，其中，S_rec＝[S_ap,S_bp,S_cp]，S_inv＝[S_Ap,S_Bp,S_Cp]；通过测量得到的k时刻若干电压、电流测量值以及整流级开关状态S_rec和逆变级开关状态S_inv，预测下一个控制周期k+1时刻的Quasi-Z源网络输出电压u'_abc(k+1)、输入无功功率Q(k+1)和负载电流值在αβ坐标系的值i_sα(k+1)和i_sβ(k+1)；将下一个控制周期k+1时刻的Quasi-Z源网络输出电压u'_abc(k+1)、输入无功功率Q(k+1)和负载电流值在αβ坐标系的值i_sα(k+1)和i_sβ(k+1)的预测值分别与其给定参考值u'^*_abc、Q^*、i^*_sα和i^*_sβ比较，组成价值函数g；将所述开关函数中每组开关状态矢量对应的整流级开关状态S_rec和逆变级开关状态S_inv代入包含预测值和给定参考值的价值函数g，取使得价值函数g值最小的所述开关状态矢量对应的开关组合状态作为预测控制策略的输出；及在k+1时刻，用预测控制策略的输出控制Quasi-Z源间接矩阵变换器的各个开关。