[发明专利]基于模型预测的固定开关频率最小开关损耗PWM调制算法

说明书

本发明公开了基于模型预测的固定开关频率最小开关损耗PWM调制算法，包括以下系统模型，具体过程包括从控制器中获取i_a(k)、i_b(k)、i_c(k),计算得到i_α(k)、i_β(k)，系统模型根据i_α(k)、i_β(k)以及从控制器中获取的V_dc计算得到v^*_α(k+1)和v^*_β(k+1)，通过零序信号注入，进行参考占空比计算，得到d^*_a、d^*_b、d^*_c,经过代价函数计算，最后生成三相两电平变频器的驱动信号Sa、Sb和Sc。本发明的基于模型预测的固定开关频率最小开关损耗PWM调制算法具有以下优点：1)全攻略因数范围内，在电流最大处停止相应相位的开关动作；2)具有快速动态响应特性；3)系统效率高；4)减小传统模型预测控制方法的电流纹波。

技术领域

本发明属于电力电子变流技术领域，具体涉及基于模型预测的固 定开关频率最小开关损耗PWM调制算法。

背景技术

随着现代控制技术的发展，传统的比例积分(Proportional integral,PI)和比例谐振(Proportional resonance,PR)控制器， 已经不能满足高动态响应的应用场合。近些年来，基于模型预测的控 制技术在电力电子变换器中得到了广泛的应用。但是，现有的模型预 测控制技术在每一个控制周期只输出了一个开关状态，因此会导致较 大的电流谐波，从而使电力电子变换器的滤波器的设计变得更加复 杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明通过从控制器中获取i_a(k)、i_b(k)、 i_c(k),计算得到i_α(k)、i_β(k)，系统模型根据i_α(k)、i_β(k)以及从控 制器中获取的V_dc计算得到v^*_α(k+1)和v^*_β(k+1)，通过零序信号注 入，进行参考占空比计算，得到d^*_a、d^*_b、d^*_c,经过代价函数计算，最后生成三相两电平变频器的驱动信号Sa、Sb和Sc。从而实现快速动 态响应特性，提高系统效率高，减小传统模型预测控制方法的电流纹 波。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于模型预测的固 定开关频率最小开关损耗PWM调制算法，包括以下系统模型：其中L和R分别表示 负载电感和电阻值，T_s表示开关频率的周期，i_α(k)表示在第k时刻 三相电流转换到α轴上的值：i_β(k)表示在第k时刻三相电流转换到β 轴上的值，v^*_β(k+1)表示在第k+1时刻β轴上参考电压值，v^*_α(k+1) 表示在第k+1时刻α轴上参考电压值，v_α(k)表示在第k时刻α轴上 电压值，v_β(k)表示在第k时刻β轴上电压值；参考占空比d_a^*,d_b^*和 d_c^*表示为：确定参考电压矢量所在扇区； 根据所在扇区的相邻矢量和及表达式：重新表示参考占空比；得到和表达式为：确定参考占空比之后，根据有 效矢量组合，重新确定实际执行的占空比： 变量k取值0或1， 由参考电压矢量所在扇区决定；根据代价函数的最小值确定最终所执 行的占空比：最后，得到输出的占空比： 和调制电压：

作为上述技术方案的优选，所述参考电压矢量所在扇区通过扇区 分配策略确定。