[发明专利]一种单相三电平逆变器滤波电感值宽范围变化补偿方法

说明书

本发明公开了本发明一种单相三电平逆变器滤波电感值宽范围变化补偿方法，首先电感值计算模块根据当前拍时刻采集得到的电网电流，前一拍时刻的电网电压、电网电流以及作用的逆变器输出电压控制量计算得到预测电感值,根据当前时刻采集得到数据计算备选控制量中所有的控制量对应的电流的预测值以及预测正负电容电压，成本函数模块计算得到9个成本函数值，选出其中的最小值所对应的开关矢量作为最优开关矢量；最后，由最优开关矢量在PWM模块中产生开关控制信号控制单相三电平逆变器各个功率开关管的通断。本发明方法相较于未进行电感补偿的传统方法具有更优异的稳态性能。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体地涉及一种单相三电平逆变器滤波电感值宽范围变化补偿方法。

背景技术

单相逆变器在各种新能源发电系统中起着交直流变化的桥梁作用，对于保证能量的顺利流动和使用起着至关重要的作用。其中，三电平拓扑相较于传统的两电平具有功率容量大、谐波成分小以及电压畸变率低等优点，因而得到了广泛的研究和应用。模型预控制方法被公认为是逆变器控制领域内新一代最具潜力的高性能控制方法，其具有简单直观、控制直接、易于处理系统约束且无调制器模块等优点，已经成为逆变器控制领域的一个重要研究方向和应用热点。这种方法的一个重要特点就是其控制效果依赖于逆变器模型的精确程度，然而实际系统中逆变器滤波电感的感值随电流的幅值在宽范围内变化，导致模型不准确，这将会严重影响控制精度和效果。目前针对这个问题的相关研究尚未很少，并且没有相关研究成果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种针对单相三电平逆变器滤波电感的感值宽范围变化的补偿方法，该方法根据系统模型与当前状态来反推当前时刻滤波电感的感值，然后采用预测得到的电感值参与模型预测控制来补偿电感值宽范围变化的影响，以达到更优的稳态控制性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单相三电平逆变器滤波电感值宽范围变化补偿方法，特征在于包括以下步骤：

S1:采集当前时刻k的电网电流i(k)、电网电压e(k)、直流侧电流i_dc(k)以及直流正负电容总电压U_dc(k)；

S2:电感值计算模块根据当前拍电网电流i(k)，前一拍(k-1)时刻的电网电压e(k-1)、电网电流i(k-1)以及作用的逆变器输出电压控制量v(k-1)计算预测电感值；

S3:模型预测计算模块中，计算备选控制量中所有的控制量对应的电流的预测值和所有的电压控制量对应的直流正负电容电压的预测值；

S4:成本函数模块根据电流的若干个预测值和预测直流正负电容电压值计算得到成本函数值，再根据成本函数值的最小值g_min得到对应的最优开关矢量V_opt，以供下一拍控制使用；

S5:根据最优开关矢量V_opt得到对应的最优开关状态，再得到对应的开关控制信号，进而控制单相三电平逆变器各个功率开关管的通断。

在上述技术方案中，所述S2中：

预测电感值L_pre，其表达式可；

其中，R表示逆变器滤波电感等效阻抗，T_s表示控制周期。

在上述技术方案中，在S3中：

电流的预测值i(k+1):

预测正负电容电压V_c1(k+1)和V_c2(k+1)的表达式分别为：