[发明专利]一种分立电感式并联交错逆变器的模型预测控制策略

摘要

本发明涉及分立电感式并联交错逆变器的模型预测控制策略，其特征是：针对分立电感式并联交错逆变器的每一相，在t时刻基于价值函数滚动寻优计算确定t+T_s时刻的相电压最优输出电平，并结合t时刻各桥臂电流的排序结果，确定t+T_s各桥臂的工作状态。本发明的有益效果是：无需设计PI控制闭环及调制算法即可实现分立电感式并联交错逆变器的交流侧电流跟踪及桥臂电流均衡，控制策略结构较为简单，易于工程实现；可向任意输出电平数拓展，不受并联桥臂数量N的制约；控制策略中采用的基于排序的桥臂输出电流均衡算法对不同桥臂电路结构的分立电感式并联交错逆变器均通用，可有效均衡各桥臂的输出电流，保证系统安全稳定运行。

主权项

1.一种分立电感式并联交错逆变器的模型预测控制策略，其特征在于：采用两级控制架构；第一级架构通过建立价值函数，基于t时刻系统状态对输出电平进行滚动寻优，确定t+T_s，T_s为采样周期，时刻相电压最优输出电平，用于实现分立电感式PII的交流侧输出电流控制；第二级架构通过设计一种桥臂电流均衡算法，基于桥臂电流排序结果及第一级架构所得t+T_s时刻相电压最优输出电平，产生各桥臂功率器件的开关脉冲信号，用于在不影响交流侧输出电流控制效果的前提下实现分立电感式PII的桥臂电流均衡控制；具体包括以下步骤：(1)获取实施控制策略必需的电气量：首先对t时刻的j相交流侧电流i_j(t)、各桥臂输出电流i_ji(t)及网侧电压e_j(t)进行采样，同时读取t+T_s时刻系统控制所要求的j相交流侧电流参考值i_j^*(t+T_s)；(2)限定参与滚动寻优计算的t+T_s时刻相电压输出电平的范围：选取与t时刻j相相电压最优输出电平u_jopt(t)及与其相邻的输出电平，作为t+T_s时刻可能的j相相电压输出电平u_j(t+T_s)；(3)对t+T_s时刻可能的相电压输出电平进行滚动寻优计算：首先，计算t+T_s时刻交流侧电流预测值，分别计算步骤(2)中限定的t+T_s时刻各个可能的j相相电压输出电平u_j(t+T_s)所对应的t+T_s时刻j相交流侧电流值i_j(t+T_s)，计算公式为：然后，根据步骤(1)所获取的t+T_s时刻j相交流侧电流参考值i_j^*(t+T_s)及步骤(3)计算得到的j相交流侧电流预测值i_j(t+T_s)，分别计算t+T_s时刻各个可能的j相相电压输出电平u_j(t+T_s)所对应的j相各价值函数值g_j，其计算公式为：(4)确定t+T_s时刻相电压最优输出电平：将步骤(3)中计算出的最小的g_j值所对应的j相相电压输出电平作为t+T_s时刻j相相电压最优输出电平u_optj(t+T_s)；(5)计算t+T_s时刻处于各个工作状态的桥臂数量：根据步骤(4)中获取的t+T_s时刻j相相电压最优输出电平u_jopt(t+T_s)，计算t+T_s时刻j相处于“投入”状态的桥臂数量N_onj(t+T_s)和处于“切除”状态的桥臂数量N_offj(t+T_s)，计算公式为：(6)执行基于排序的桥臂输出电流均衡算法，分配t+T_s时刻各桥臂的工作状态：对步骤(1)采样得到的j相各桥臂输出电流i_ji(t)由小到大进行排序；分配桥臂输出电流较小的N_onj(t+T_s)个桥臂在t+T_s时刻处于“投入”状态；分配桥臂输出电流较大的N_offj(t+T_s)个桥臂在t+T_s时刻处于“切除”状态；(7)产生功率开关器件的控制信号并应用：为步骤(6)中分配处于“投入”状态的所有桥臂产生上功率开关器件导通、下功率开关器件关断的控制信号；为步骤(6)中分配处于“切除”状态的所有桥臂产生上功率开关器件关断、下功率开关器件导通的控制信号；(8)判断系统是否要求控制策略继续执行：若系统要求控制策略继续执行，则等待下一个采样周期T_s，循环重复步骤(1)到步骤(7)；若系统要求控制策略停止，则封锁所有功率开关器件的控制信号，控制策略结束。