[发明专利]基于宽容分层序列法的逆变器电压状态预测控制方法

权利要求书

1.一种基于宽容分层序列法的逆变器电压状态预测控制方法，所述逆变器为钳位型三电平三相逆变器，其特征在于，该电压状态预测控制方法包括以下步骤：

1)创建MPC预测模型，并在K时刻根据所述MPC预测模型预测出K+2时刻的输出电容电压和直流侧中性点电位差；

其中，MPC预测模型为：

式中，为输出电感电流，u_x为逆变器的输出电压，为平衡电容电流，y＝P、N，分别表示直流侧上下两个平衡电容的标号，也即分别代表平衡电容P和平衡电容N，i_O为直流侧中点电流,△V_PN为直流侧中点电位差，C为滤波电容，为输出电容电压，为输出负载电流，L为滤波电感，C_y为平衡电容的电容值，V_y为平衡电容的电压,S_n′表示逆变器n′相的开关状态，i_n,表示逆变器n′相的相电流，n′＝a,b,c分别代表A相、B相和C相，分别表示平衡电容P、平衡电容N的电容电流，V_P、V_N分别表示平衡电容P、平衡电容N的电容电压；

2)根据K+2时刻的输出电容电压和期望输出电容电压的差值构建第一层价值函数，并根据K+2时刻的直流侧中性点电位差构建第二层价值函数，所述第一层价值函数和第二层价值函数构成双层价值目标函数；

所述双层价值目标函数为：

其中，表示第一层价值函数，表示第二层价值函数，△V_PN(K+2)表示K+2时刻的直流侧中性点电位差，表示K+2时刻的期望输出电容电压，表示K+2时刻的输出电容电压，α、β分别表示两相静止坐标系中的α轴、β轴；

其中，表示K时刻的输出电容电压，T_s为采样时间，C为滤波电容，表示K时刻的输出电感电流，表示K时刻的输出负载电流，u_x(K)表示K时刻逆变器的输出电压，△V_PN(K)表示K时刻的直流侧中性点电位差，i_O(K)表示K时刻的直流侧中点电流；

3)利用宽容分层序列法对第一层目标函数进行求解获取多个候选电压状态矢量，将第一层目标函数求解获得的多个候选电压状态矢量代入第二层目标函数，并对第二层目标函数进行优化求解获取最优电压状态矢量；

4)将最优电压状态矢量所对应的逆变器开关状态应用在K+1时刻而对逆变器进行预测控制。

2.如权利要求1所述的基于宽容分层序列法的逆变器电压状态预测控制方法，其特征在于，对第二层目标函数进行优化求解时采用最小化原则。

3.如权利要求1所述的基于宽容分层序列法的逆变器电压状态预测控制方法，其特征在于，对第二层目标函数进行优化求解获取最优电压状态矢量时采用以下公式：

表示最优电压状态矢量，n表示电压矢量的标号，ζ表示宽容值，J_p1表示第一层候选价值函数，J_p2表示第二层候选价值函数。

4.如权利要求1所述的基于宽容分层序列法的逆变器电压状态预测控制方法，其特征在于，所述两相静止坐标系由三相静止坐标系转换得到。

5.如权利要求4所述的基于宽容分层序列法的逆变器电压状态预测控制方法，其特征在于，所述两相静止坐标系由三相静止坐标系通过Clark变换或Park变换转换得到。