[发明专利]一种三相三电平八开关整流器的改进模型预测控制方法

权利要求书

1.一种三相三电平八开关整流器的改进模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)建立所述三相三电平八开关整流器的数学模型：

其中，u_a，u_b，u_c为永磁同步风力发电机输出交流电压，i_a，i_b，i_c为永磁同步风力发电机输出交流电流，v_aN，v_bN，v_cN为三相三电平八开关整流器桥臂输出电压，L和R分别为交流侧电感和等效电阻；

(2)获得αβ坐标系下的离散化的数学模型：

其中，T_s为控制周期，i_α(k),i_β(k)为t_k时刻αβ静止坐标系下的交流侧电流预测值，u_α(k),u_β(k)为t_k时刻αβ静止坐标系下的交流侧电压预测值，v_α(k)，v_β(k)为t_k时刻三相八开关整流器桥臂输出电压在两相静止坐标系下的预测值，i_α(k-1),i_β(k-1)为t_k-1时刻αβ静止坐标系下的交流侧电流值；由于采样和计算带来的延时，考虑一个周期的延时，则

为了减小计算量，将上式进行变换得到改进模型：

令进一步变换为

其中，为基于三相三电平八开关整流器的数学模型得到的最优参考电压矢量；

(3)获得在αβ静止坐标系由电压和电流及其他们延时90°的信号构成的电流参考值：

其中，n^m是αβ静止坐标系下交流侧电压或电流延时90°的信号，n为交流侧电压u_α/u_β或者交流侧电流i_α/i_β，p*为有功功率的给定值，由直流侧电压控制器的输出得到；

(4)定义目标函数：

(5)根据目标函数选出最优的空间电压矢量v_α(k+1),v_β(k+1)，作为(K+1)控制周期的控制信号，控制开关管的状态，实现系统的控制目标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述三相三电平八开关NPC整流器包括：永磁同步风力发电机、L滤波器及其等效电阻R、八个开关管S_b1，S_b2，S_b1，S_b2，S_c1，S_c2，S_c3，S_c4；四个快恢复二极管D_b1，D_b2，D_c1，D_c2、直流侧滤波电容C₁，C₂、直流侧负载Z_L；直流侧为两个串联的滤波电容C₁，C₂，在两个电容中间形成一个中性点O；B、C两相为正常的二极管箝位I字型三电平结构NPC，而A相与C、B两相不同，直接箝位到直流侧滤波电容的中点。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：开关管的驱动信号满足S_b1，S_b3互补，S_b2，S_b4互补，S_c1，S_c3互补，S_c2，S_c4互补；定义开关函数如下：

对应的桥臂输出电压为：

其中，U_dc直流侧输出电压，p状态定义为桥臂输出电压为o状态定义为桥臂输出电压为0，n状态定义为桥臂输出电压为

在αβ静止坐标系的空间电压矢量为

定义共模电压为：