[发明专利]一种三相三电平八开关整流器的改进模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种改进的模型预测控制方法，首先在αβ静止坐标系下利用电压及其延时90^o的信号，通过三相三电平八开关NPC整流器的数学模型，得到整流器桥臂电压参考值；然后将三相三电平八开关NPC整流器的九个空间电压矢量减小到七个电压矢量，去除引起共模电压大的电压矢量；再根据目标函数，选出与使目标函数最优的一个最优空间电压矢量；最后，将得到的最优电压矢量作为下一个控制周期的开关函数，控制开关管的状态，控制电路的运行状态，实现风力发电系统中三相三电平八开关在交流输入电压不平衡条件下的控制目标。本发明算法简单、直观、明了，控制不仅简单而且准确，具有很高的实用价值。

主权项

1.一种三相三电平八开关整流器的改进模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：(1)建立所述三相三电平八开关整流器的数学模型：其中，u_a，u_b，u_c为永磁同步风力发电机输出交流电压，i_a，i_b，i_c为永磁同步风力发电机输出交流电流，v_aN，v_bN，v_cN为三相三电平八开关整流器桥臂输出电压，L和R分别为交流侧电感和等效电阻；(2)获得αβ坐标系下的离散化的数学模型：其中，T_s为控制周期，i_α(k),i_β(k)为t_k时刻αβ静止坐标系下的交流侧电流预测值，u_α(k),u_β(k)为t_k时刻αβ静止坐标系下的交流侧电压预测值，v_α(k)，v_β(k)为t_k时刻三相八开关整流器桥臂输出电压在两相静止坐标系下的预测值，i_α(k‑1),i_β(k‑1)为t_k‑1时刻αβ静止坐标系下的交流侧电流值；由于采样和计算带来的延时，考虑一个周期的延时，则为了减小计算量，将上式进行变换得到改进模型：令进一步变换为其中，为基于三相三电平八开关整流器的数学模型得到的最优参考电压矢量；(3)获得在αβ静止坐标系由电压和电流及其他们延时90°的信号构成的电流参考值：其中，n^m是αβ静止坐标系下交流侧电压或电流延时90°的信号，n为交流侧电压u_α/u_β或者交流侧电流i_α/i_β，p*为有功功率的给定值，由直流侧电压控制器的输出得到；(4)定义目标函数：(5)根据目标函数选出最优的空间电压矢量v_α(k+1),v_β(k+1)，作为(K+1)控制周期的控制信号，控制开关管的状态，实现系统的控制目标。