本发明专利技术提供了一种三相电压型逆变器快速预测控制方法及装置，其中，方法为将采集到的三相负载电流经过坐标变换得到d-q旋转坐标系下的电流值，再预算下一采样时刻的逆变器输出的旋转坐标系d-q下两相电流，基于性能优化函数，选择与被控量参考值最接近的预测值所对应的开关函数组合作用于系统；装置包括频率及相位角度接收模块、缺相判断模块、电流值接收模块、电流坐标变换模块、电压值接收模块、参考电流设定模块、预测模型和性能优化模块。本发明专利技术无需采用脉宽调制技术，具有计算量小、动态响应速度块、实用性高等优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种三相电压型逆变器快速预测控制方法及装置，其中，方法为将采集到的三相负载电流经过坐标变换得到d-q旋转坐标系下的电流值，再预算下一采样时刻的逆变器输出的旋转坐标系d-q下两相电流，基于性能优化函数，选择与被控量参考值最接近的预测值所对应的开关函数组合作用于系统；装置包括频率及相位角度接收模块、缺相判断模块、电流值接收模块、电流坐标变换模块、电压值接收模块、参考电流设定模块、预测模型和性能优化模块。本专利技术无需采用脉宽调制技术，具有计算量小、动态响应速度块、实用性高等优点。【专利说明】一种三相电压型逆变器快速预测控制方法及装置
本专利技术逆变器的控制方法及装置，尤其是一种三相电压型逆变器快速预测控制方 法及装置，属于电力电子技术和智能控制
。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，促进了电力电子 变流装置技术的迅速发展，出现了以脉宽调制（PWM)控制为基础的各类变流装置，如变频 器、逆变电源、高频开关电源以及各类特种逆变器等，这些变流装置在国民经济各领域中被 广泛应用。其中，带输出LC滤波器的逆变电路被广泛应用于分布式发电、储能系统及不间 断电源，这些系统对电路输出电压或电流及总谐波含量具有较高的要求。 逆变器的控制策略已成为研究热点，许多逆变控制策略被提出，如PI控制、无差 拍控制、滑模变结构控制、状态反馈控制、重复控制、模糊控制等、预测控制等。其中，PI控 制技术简单成熟，实用性强，便于产品的批量生产，在逆变器控制中应用最为广泛，但是其 控制系统需要进行两次坐标变换计算并用到空间矢量脉宽调制技术（SVPWM)或者正弦波 脉宽调制技术（SPWM)，计算量较大，系统的动态性能还有提升空间。其他一些控制策略虽然 可以使逆变器在某些方面具有优越的控制性能，且具有较强的理论意义，但存在控制系统 结构复杂、计算量大的局限，实用性略显不足。 目前对逆变器的控制，主流方式是采用DSP技术加软件的方式实现，这种方法的 优点是比较灵活，可以实现复杂的算法，但控制器的开发周期比较长；另外，软件方式的通 用性也存在问题，使得用户开发出的软件代码一般不能重用。因而，研究控制直接、实现方 便、动态响应快、可靠性高的控制方法和装置是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的逆变器控制计算量大、动态响应速度慢、实用 性不高。 为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种三相电压型逆变器快速预测控制方 法，包括以下步骤： 1)读取逆变器输出侧电压波形整形滤波得到的方波信号，并分析得到在k时刻时 逆变器输出侧电压的频率及相位角度信息Θ% 2)根据得到的频率和相位角度信息Θ ?判断是否存在缺相，若存在缺相，则发出缺 相报警信号，若不存在缺相，则进入步骤3 ; 3)读取在k时刻采集的逆变器输出侧的三相电流込(1〇、ib(k)和ijk)，再将 ia (k)、ib (k)和i。(k)从三相静止坐标系ABC转换为两相旋转坐标系d-q下的两相电流id (k) 和 ijk); 4)根据id(k)、iq(k)以及k时刻的开关函数组合S(k)预算出k+2时刻的i d(k+2) 和iq(k+2)，具体步骤为： 4. 1)读取在k时刻采集的逆变器直流侧输入电压Vdc;(k)以及逆变器在k时刻的开 关函数组合s(k)，其中，S(k) = ，再计算逆变器在两相旋转坐标系d-q 下k时刻的输出电压vd(k)和να (k)为： 【权利要求】1. 一种三相电压型逆变器快速预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 读取逆变器输出侧电压波形整形滤波得到的方波信号，并分析得到在k时刻时逆变 器输出侧电压的频率及相位角度信息Θ% 2) 根据得到的频率和相位角度信息Θ?判断是否存在缺相，若存在缺相，则发出缺相报 警信号，若不存在缺相，则进入步骤3 ; 3) 读取在k时刻采集的逆变器输出侧的三相电流ia(k)、ib(k)和ijk)，再将ia(k)、 ib(k)和ic(k)从三相静止坐标系ABC转换为两相旋转坐标系d-q下的两相电流id(k)和 iq(k)； 4) 根据id(k)、iq(k)以及k时刻的开关函数组合S(k)预算出k+2时刻的id(k+2)和 iq(k+2)，具体步骤为： 4. 1)读取在k时刻采集的逆变器直流侧输入电压VtJk)以及逆变器在k时刻的开关函 数组合S(k)，其中，S(k) = ，再计算逆变器在两相旋转坐标系d-q下k 时刻的输出电压vd(k)和VtlGO为：式中，να (k)和、〇〇为逆变器在两相静止坐标系αβ下k时刻的输出电压值，Sa (k)、Sb (k)和Sc (k)为逆变器各相k时刻的开关信号； 4. 2)预算出k+Ι时刻逆变器两相旋转坐标系d-q下的两相电流预测值id(k+l)和ijk+l)为：式中，R和L分别为负载电阻和电感值，Ts为采样周期，ω#为参考电流角频率； 4.3)根据预算出的k+Ι时刻的id(k+l)、iq(k+l)以及逆变器的所有开关函数组合Sj (k)，重复步骤2. 1和2. 2预算出k+2时刻时各个开关函数组合Sj (k)对应的idj (k+2)和 iqj(k+2)，其中，j= 1，2，…，n，n为逆变器所有有效的开关函数组合个数，j为各个开关函 数组合的编号； 5) 构造性能优化函数G(j)为：式中，+ 和?(Β2)为被控电流的参考值； 6) 计算出使G(j)的值最小的开关函数组合S^k+l)，并在k+l时刻将该开关函数组合 Sj(k+Ι)的开关信号作用于逆变器的开关管组合。2. 根据权利要求1所述的三相电压型逆变器快速预测控制方法，其特征在于：所述步 骤3中三相电流ia (k)、ib (k)和(k)依次经过Clark变换和Park变换后从三相静止坐标 系ABC转换为两相旋转坐标系d-q下的两相电流id(k)和iq(k)。3. 根据权利要求1或2所述的三相电压型逆变器快速预测控制方法，其特征在于：所 述步骤4. 1中逆变器直流侧输入电压Vdc (k)与步骤3中的三相电流ia(k)、ib (k)和(k) 同步采集。4. 一种三相电压型逆变器快速预测控制装置，其特征在于：包括频率及相位角度接收 模块、缺相判断模块、电流值接收模块、电流坐标变换模块、电压值接收模块、参考电流设定 模块、预测模型和性能优化模块，其中， 频率及相位角度接收模块用于读取逆变器输出侧电压波形整形滤波得到的方波信号， 并分析得到在k时刻时逆变器输出侧电压的频率及相位角度信息Θ?; 缺相判断模块用于根据得到的频率和相位角度信息判断是否存在缺相，若存在缺相， 则发出缺相报警信号，若不存在缺相，则将相位角度信息Θ#发送给电流坐标变换模块； 电流值接收模块用于读取电流传感器在k时刻采集的逆变器输出侧的三相电流13〇〇、 ib(k)和ic(k); 电流坐标变换模块用于将ia(k)、ib(k)和ie(k)从三相静止坐标系ABC转换为两相旋 转坐标系d-q下的两相电流id(k)和iq(k); 电压值接收模块用于读取在k时刻电压传感器采集的逆变器直流侧输入电压VtJk); 参考电流设定本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三相电压型逆变器快速预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)读取逆变器输出侧电压波形整形滤波得到的方波信号，并分析得到在k时刻时逆变器输出侧电压的频率及相位角度信息θ*；2)根据得到的频率和相位角度信息θ*判断是否存在缺相，若存在缺相，则发出缺相报警信号，若不存在缺相，则进入步骤3；3)读取在k时刻采集的逆变器输出侧的三相电流ia(k)、ib(k)和ic(k)，再将ia(k)、ib(k)和ic(k)从三相静止坐标系ABC转换为两相旋转坐标系d‑q下的两相电流id(k)和iq(k)；4)根据id(k)、iq(k)以及k时刻的开关函数组合S(k)预算出k+2时刻的id(k+2)和iq(k+2)，具体步骤为：4.1)读取在k时刻采集的逆变器直流侧输入电压Vdc(k)以及逆变器在k时刻的开关函数组合S(k)，其中，S(k)＝[Sa(k) Sb(k) Sc(k)]，再计算逆变器在两相旋转坐标系d‑q下k时刻的输出电压vd(k)和vq(k)为：vd(k)vq(k)=cosθ*sinθ*-sinθ*cosθ*vα(k)vβ(k)---(1)]]>vα(k)vβ(k)=23Vdc(k)1-12-12032-32Sa(k)Sb(k)Sc(k)---(2)]]>式中，vα(k)和vβ(k)为逆变器在两相静止坐标系αβ下k时刻的输出电压值，Sa(k)、Sb(k)和Sc(k)为逆变器各相k时刻的开关信号；4.2)预算出k+1时刻逆变器两相旋转坐标系d‑q下的两相电流预测值id(k+1)和iq(k+1)为：id(k+1)=id(k)(1-RTsL)+TsL(vd(k)+ω*Liq(k))---(3)]]>iq(k+1)=iq(k)(1-RTsL)+TsL(vq(k)-ω*Lid(k))---(4)]]>式中，R和L分别为负载电阻和电感值，Ts为采样周期，ω*为参考电流角频率；4.3)根据预算出的k+1时刻的id(k+1)、iq(k+1)以及逆变器的所有开关函数组合Sj(k)，重复步骤2.1和2.2预算出k+2时刻时各个开关函数组合Sj(k)对应的idj(k+2)和iqj(k+2)，其中，j＝1，2，…，n，n为逆变器所有有效的开关函数组合个数，j为各个开关函数组合的编号；5)构造性能优化函数G(j)为：G(j)=|id*(k+2)-idj(k+2)|+|iq*(k+2)-iqj(k+2)|---(5)]]>式中，和为被控电流的参考值；6)计算出使G(j)的值最小的开关函数组合Sj(k+1)，并在k+1时刻将该开关函数组合Sj(k+1)的开关信号作用于逆变器的开关管组合。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：段向军，王宏华，舒平生，王春峰，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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