[发明专利]一种UPS系统中逆变器的容错控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种UPS系统中逆变器的容错控制方法，其特征在于，所述方法包括：

采用三相四开关逆变器的滤波电流、输出电流和输出电压，并通过Clark变换模块获得α-β坐标系下k+1时刻的电压和电流离散方程；

将三相电流通过PLL锁相环模块得到α轴与d轴之间的角度差θ，通过Park变换模块得到d-q坐标系下k+1时刻的电压离散方程；

以k+1时刻的电压矢量为控制量，建立参考电压矢量和k+1时刻电压矢量差值最小的价值函数；

采样资料模型上下电容电压值，根据三相四开关逆变器模块拓扑建立直流母线电容的电流方程，通过前向差分放对其进行离散化，获得电容电压偏差值的预测模型；

将k+1时刻的电容电压偏差值加入到上述建立的价值函数中，得到一个包含电容电压偏差预测的更新价值函数；

通过更新价值函数的最优电压矢量以及电容电压偏差最小所对应的开关状态并应用到下一采样时刻，实现对逆变器包含电容电压补偿的容错控制；

所述采样资料模型上下电容电压值，根据三相四开关逆变器模块拓扑建立直流母线电容的电流方程，通过前向差分放对其进行离散化，获得电容电压偏差值的预测模型，包括：

建立直流母线电流方程和指令模型电容电流方程；

基于直流母线电流方程和指令模型电容电流方程进行结合，获取结合方程；

基于前向差分法对所述结合方程进行离散化处理，获取电容电压偏差值的预测模型；

建立直流母线电流方程和母线电容电流方程：

结合式(10)和(11)可得：

利用前向差分法对式(12)进行离散化可得：

对式(6)进行反Clark变换可得：

式(14)结合式(6)可以得到k+1时刻流入a相的电流值：

其中，式(6)如下：

其中，i_b表示b相的负载电流；i_c表示c相的负载电流；i_C1和i_C2分别为流入直流母线电容C1和电容C2的电流，i_dC1和i_dC2分别为流过桥臂开关和电容C1的电流，流过桥臂开关和电容C2的电流；i_dc为直流母线电流；C＝C₁＝C₂为直流母线电容；i_a表示a相的负载电流；S_b和S_c为逆变器桥臂b和c的开关信号；U_c1和U_c2分别为电容C1和C2两端的电压；ΔU_p为电容电压差值；i_fa(k+1)表示k+1时刻a相滤波电流；i_fα(k)表示k时刻α坐标系下的滤波电流；i_fβ(k)表示k时刻β坐标系下的滤波电流；i_fα(k-1)表示k-1时刻α坐标系下的滤波电流；i_fβ(k-1)表示k-1时刻β坐标系下的滤波电流；；i_oα(k)和i_oβ(k)分别表示k时刻的α，β坐标系下的负载电流；v_oα(k)和v_oβ(k)分别表示k时刻的α，β坐标系下的负载相电压；v_oα(k-1)和v_oβ(k-1)分别表示k-1时刻的α，β坐标系下的负载相电压；v_iα(k)和v_iβ(k)分别表示k时刻的α，β坐标系下的逆变器输出的电压；v_iα(k-1)和v_iβ(k-1)分别表示k-1时刻的α，β坐标系下的逆变器输出的电压；T_s为采样周期；L为滤波器的电感。

2.根据权利要求1所述的UPS系统中逆变器的容错控制方法，其特征在于，所述采用三相四开关逆变器的滤波电流、输出电流和输出电压，并通过Clark变换模块获得α-β坐标系下k+1时刻的电压和电流离散方程，包括：

建立三相四开关逆变器交流测相电压与开关函数的关系；

基于所述关系进行Clark变换模块的变换得到α-β坐标系下的电压；

建立系统在连续域的数学模型；

对所述数学模型进行离散化以及通过Clark变换模块变换处理，得到α-β坐标系下k+1时刻的电压和电流离散方程。