[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

说明书

本发明公开了一种UPS系统中逆变器的容错控制装置及其控制方法，其中，所述装置包括：Park变换模块、Clark变换模块、电压预测模块、PLL锁相环模块、电压补偿模块、价值函数模块、母线电容电压偏移计算模块、三相四开关逆变器模块、负载模块；其中，三相四开关逆变器模块输出端依次与电压预测模块和负载模块相连接，Clark变换模块一端与Park变换模块，一端与电压预测模块；Park变换模块分别与PLL锁相环模块和价值函数模块相连接；电压补偿模块分别与母线电容电压偏移计算模块和价值函数模块相连接；价值函数模块的输出端与三相四开关逆变器模块相连接。在本发明实施中，对UPS系统精度要求不高，建模方便，提高了UPS系统的动态特性和可靠性。

技术领域

本发明涉及逆变控制技术领域，尤其涉及一种UPS系统中逆变器的容错控制装置及其控制方法。

背景技术

逆变器是UPS中的核心部分，为实现逆变器开关器件故障后容错运行，提高系统的可靠性以及运行时间和效率，容错性逆变器的研究越来越受到重视；许多不同的逆变器容错方法已被提出，其中将三相六开关逆变器切换为三相四开关逆变器的容错方案由于具有易操作，结构简单和低成本等特点，可对单相开路或短路故障进行容错，逐渐成为逆变器容错研究的热点。

现代工业都具有非线性、不确定性和时变的特点，传统的控制技术难以得到良好的控制效果；近年来从工业生产实践中兴起了一种新型控制技术，即模型预测控制；模型预测控制是一种智能控制算法，具有滚动优化、在线反馈校正的特性，是一种能够较好抑制参数变化和不确定性扰动的控制策略；与其他控制技术相比，模型预测控制具有对模型的精度要求不高、建模方便、系统鲁棒性及稳定性好、动态性能好等特点，因此，越来越成为各领域学者研究的热点；在三相四开关逆变器控制中，由于电容电压的不均衡现象导致系统的控制性能降低，如何改善电容电压不平衡带来的不利影响成了四开关逆变器控制需要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种UPS系统中逆变器的容错控制装置及其控制方法，对UPS系统精度要求不高，建模方便，提高了UPS系统的动态特性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种UPS系统中逆变器的容错控制装置，所述装置包括：Park变换模块、Clark变换模块、电压预测模块、PLL锁相环模块、电压补偿模块、价值函数模块、母线电容电压偏移计算模块、三相四开关逆变器模块、负载模块；其中，

所述三相四开关逆变器模块输出端依次与所述电压预测模块和所述负载模块相连接，所述Clark变换模块一端与所述Park变换模块，一端与所述电压预测模块；所述Park变换模块分别与所述PLL锁相环模块和所述价值函数模块相连接；所述电压补偿模块分别与所述母线电容电压偏移计算模块和所述价值函数模块相连接；所述价值函数模块的输出端与所述三相四开关逆变器模块相连接。

可选的，所述容错控制装置还包括空心电感线圈；

所述空心电感线圈设置在所述三相四开关逆变器模块与所述负载模块之间；所述三相四开关逆变器模块的输出端在未与所述空心电感线圈连接前与所述电压预测模块相连接；所述空心电感线圈输出端通过电容器与所述电压预测模块相连接；以及所述空点电感线圈输出端与所述电压预测模块相连接。

可选的，所述电压预测模块用于将输入的电压和电流转化为自然坐标系下的电压预测模型和电流预测模型输入至所述Clark变换模块；

所述电压预测模型和所述电流预测模型经过所述Clark变换模块得到α-β坐标系下k+1时刻的电压离散方程，并同时与所述PLL锁相环模块得到α轴与d轴之间的角度差θ输入所述Park变换模块；

通过所述Park变换模块得到d-q坐标系下k+1时刻的电压离散方程；

以及以k+1时刻的电压矢量为控制量，建立参考电压矢量和k+1时刻电压矢量差值形式的价值函数；