[发明专利]NPC三相三电平并网逆变器的模型预测控制方法及装置

摘要

本发明公开了一种NPC三相三电平并网逆变器的模型预测控制方法及装置。方法为：对三相入网电流和三相电网电压采样值进行Clark变换；利用DSOGI‑SPLL模块和电网电压特征值提取模块得到计算入网参考电流时所必须的电网电压特征值；采用两步预测法对三相入网电流进行跟踪控制和直流侧中点电压抑制，以补偿因采样和计算造成的延迟。该装置包括主功率电路、控制电路和检测电路，主功率电路包括NPC三相三电平逆变器和L型低通滤波器，检测电路包括入网电流检测电路、电网电压检测电路和直流侧中点电压检测电路。本发明能够在非理想电网条件下实现对NPC三相三电平逆变器良好的并网控制，大大提高入网电能品质，同时有效抑制直流侧中点电压的波动。

主权项

1.一种NPC三相三电平并网逆变器的模型预测控制方法，其特征在于，采用两步预测法进行模型预测计算，过程包括以下步骤：步骤S₁，输出当前即第k个采样周期最优开关状态S_opt(k)控制逆变器，S_opt(k)由上一个即第k‑1个采样周期计算得到；步骤S₂，采样及变换：对入网电流进行检测得到a、b、c三相入网电流i_a(k)、i_b(k)、i_c(k)，并对i_a(k)、i_b(k)、i_c(k)进行Clark变换得到i_α(k)、i_β(k)；对电网电压进行检测得到a、b、c三相电网电压e_a(k)、e_b(k)、e_c(k)，并对e_a(k)、e_b(k)、e_c(k)进行Clark变换得到e_α(k)、e_β(k)；根据检测所得三相电网电压e_a(k)、e_b(k)、e_c(k)，提取出电网电压特征值并进行入网参考电流计算，得到αβ坐标系下的入网参考电流i^*_α(k)、i^*_β(k)；对电容电压进行检测得到直流侧中点电压Δv_c(k)；步骤S₃，相角补偿：对e_α(k)、e_β(k)做一个采样周期T_s相角补偿得到e_α(k+1)、e_β(k+1)，对i^*_α(k)、i^*_β(k)做两个采样周期2T_s相角补偿得到步骤S₄，计算入网电流反馈值i_α(k+1)、i_β(k+1)：结合S_opt(k)对应的逆变器交流输出侧电压矢量值u_α(k)、u_β(k)与步骤S₂的采样及变换结果，根据逆变器的离散数学模型计算出第k+1个采样周期入网电流反馈值i_α(k+1)、i_β(k+1)；步骤S₅，计算直流侧中点电压反馈值Δv_c(k+1)：结合S_opt(k)对应的相开关函数状态S_a、S_b、S_c与步骤S₂的采样及变换结果，根据逆变器的离散数学模型计算出第k+1个采样周期直流侧中点电压反馈值Δv_c(k+1)；步骤S₆，对第k+1个采样周期入网电流反馈值i_α(k+1)、i_β(k+1)进行反Clark变换，得到i_a(k+1)、i_b(k+1)、i_c(k+1)；步骤S₇，遍历计算：结合i_α(k+1)、i_β(k+1)、e_α(k+1)、e_β(k+1)、Δv_c(k+1)、i_a(k+1)、i_b(k+1)、i_c(k+1)、逆变器交流输出侧电压矢量值以及该电压矢量值对应的相开关函数状态，根据逆变器的离散数学模型预测计算出第k+2个采样周期的入网电流i_α(k+2)(i)、i_β(k+2)(i)和直流侧中点电压Δv_c(k+2)(i)；步骤S₈，建立目标函数g，作为选出27组相开关函数状态中的最优开关状态S_opt(k+1)的依据；步骤S₉，存储目标函数g最小值对应的开关状态，该状态即最优开关状态S_opt(k+1)，将S_opt(k+1)做为第k+1个采样周期的最优输出；步骤S₁₀，等待本次采样周期时间结束，返回步骤S₁，进入下一个循环。