一种三电平逆变器的控制方法、装置、设备、及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种三电平逆变器的控制方法、装置、设备、及存储介质，涉及逆变器控制技术领域。其中，这种控制方法包含以下步骤：S101、获取用于求解三电平SHEPWM开关角的方程组；S102、构建改进的粒子群模型；其中，改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；S103、根据改进的粒子群模型对方程组进行求解，以获得三电平SHEPWM的开关角；S104、根据三电平SHEPWM的开关角驱动三电平逆变器。使用改进的粒子群优化算能够精确地求解目标方程，消除特定的谐波并实现输出电流，从而使总谐波畸变率降低。

【技术实现步骤摘要】
一种三电平逆变器的控制方法、装置、设备、及存储介质
本专利技术涉及逆变器控制
，具体而言，涉及一种多电平逆变器及其谐波消除方法、装置、存储介质。
技术介绍
逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电。其中，多电平逆变器在高压电动机调速上具有广泛的应用。但是多电平逆变器在调制过程中会产生谐波污染，为了得到稳定可靠的交流电，研究如何抑制和消除逆变器转换过程中的有害谐波显得意义重大。目前普遍采用特定谐波消除脉冲宽度调制(SHEPWM)进行调制，其相比于正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)，具有开关损耗小的、输出电压质量好等一系列优点。但是，由于建立的SHEPWM方程组是一种非线性超越方程，无法通过手动或直接的编程函数来求解。目前最常见的求解方法有牛顿-拉夫森(N-R)法、Walsh函数法Block-pulse函数法等，这些方法都具有解决该问题的局限性。N-R方法需要初值猜测，对于发散问题无法提供最佳解决方案。Walsh函数和Block-pulse函数只能求解线性方程组，在非线性超越方程组的情况下，很难找到好的结果。因此，在先技术中难以找到SHEPWM方程组的适当的解。
技术实现思路
本专利技术提供了一种三电平逆变器的控制方法、装置、设备、及存储介质，以改善相关技术中的在先技术中难以找到SHEPWM方程组的适当的解问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种三电平逆变器的控制方法，其包含如下步骤：S101、获取用于求解三电平SHEPWM开关角的方程组；S102、构建改进的粒子群模型；其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；S103、根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角；S104、根据所述三电平SHEPWM的开关角驱动所述三电平逆变器。可选地，在四分之一周期对称的单极性输出电压的情况下，所述方程组的表达式为：其中，B1为基波的幅值，Bn为谐波的幅值，n为谐波次数，Udc为直流母线电压，N为四分之一周期内的开关角数量，αk为N个开关角中的第k个开关角；M为调制系数。可选地，所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，Vi是第i个粒子的速度，Vik+1是迭代k+1次时粒子的速度，ωk是迭代k次时的惯性加权因子，Vik是迭代k次时粒子的速度，C1和C2是加速度因子，Pbestik是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，Gbestik是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。可选地，在迭代过程中，所述变异随机数r2的更新方程为：其中，是r2的共轭，r1是均匀随机数，Pbestik迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置。可选地，根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角，具体为：将所述方程组输入所述改进的粒子群模型，以获得迭代方程：其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，Vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，Vik+1是迭代k+1次时粒子的速度，ωk是迭代k次时的惯性加权因子，Vik为迭代k次时粒子的速度，C1和C2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αiK是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为最终权重，ωmin为初始权重，k为迭代的次数，itermax是迭代总数。可选地，根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角，还包括：初始化粒子群参数；其中，粒子群参数包括：惯性加权因子ωk，加速度因子C1和C2，均匀随机数r1，变异随机数r2，搜索上下限、最大速度与最小速度；计算粒子适应值，并更新极值和其中，是迭代k次时开关角的最佳值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值根据所述迭代方程更新粒子的速度和位置；判断迭代过程是否满足预设条件；当满足预设条件时停止迭代，并剔除不满足目标方程的解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角；否则，继续迭代计算。第二方面，本专利技术实施例提供一种三电平逆变器的控制装置，其包括：方程组获取模块，用于获取用于求解三电平SHEPWM开关角的方程组；粒子群模型构建模块，用于构建改进的粒子群模型；其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；求解模型，用于根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角驱动模型，用于根据所述三电平SHEPWM的开关角驱动所述三电平逆变器。可选地，在四分之一周期对称的单极性输出电压的情况下，所述方程组的表达式为：其中，B1为基波的幅值，Bn为谐波的幅值，n为谐波次数，Udc为直流母线电压，N为四分之一周期内的开关角数量，αk为N个开关角中的第k个开关角；M为调制系数。可选地，所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，Vi是第i个粒子的速度，Vik+1是迭代k+1次时粒子的速度，ωk是迭代k次时的惯性加权因子，Vik是迭代k次时粒子的速度，C1和C2是加速度因子，Pbestik是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，Gbestik是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。可选地，在迭代过程中，所述变异随机数r2的更新方程为：其中，是r2的共轭，r1是均匀随机数，Pbestik迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置。可选地，所述求解模型包括：迭代方程构建单元，用于将所述方程组输入所述改进的粒子群模型，以获得迭代方程：其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，Vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，Vik+1是迭代k+1次时粒子的速度，ωk是迭代k次时的惯性加权因子，Vik为迭代k次时粒子的速度，C1和C2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αiK是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为最终权重，ωmin为初始权重，k为迭代的次数，itermax是迭代总数。初始化单元，用于初始化粒子群参数；其中，粒子群参数包括：惯性加权因子ωk，加速度因子C1和C2，均匀随机数r1，变异随机数r2，搜索上下限、最大速度与最小速度；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三电平逆变器的控制方法，其特征在于，包含：/n获取用于求解三电平SHEPWM开关角的方程组；/n构建改进的粒子群模型；其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；/n根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角；/n根据所述三电平SHEPWM的开关角驱动所述三电平逆变器。/n

【技术特征摘要】
1.一种三电平逆变器的控制方法，其特征在于，包含：
获取用于求解三电平SHEPWM开关角的方程组；
构建改进的粒子群模型；其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；
根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角；
根据所述三电平SHEPWM的开关角驱动所述三电平逆变器。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在四分之一周期对称的单极性输出电压的情况下，所述方程组的表达式为：



其中，B1为基波的幅值，Bn为谐波的幅值，n为谐波次数，Udc为直流母线电压，N为四分之一周期内的开关角数量，αk为N个开关角中的第k个开关角；M为调制系数。


3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：



其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，Vi是第i个粒子的速度，Vik+1是迭代k+1次时粒子的速度，ωk是迭代k次时的惯性加权因子，Vik是迭代k次时粒子的速度，C1和C2是加速度因子，Pbestik是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，Gbestik是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，在迭代过程中，所述变异随机数r2的更新方程为：



其中，是r2的共轭，r1是均匀随机数，Pbestik迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置。


5.根据权利要求1至4任一项所述的控制方法，其特征在于，根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平SHEPWM的开关角，具体为：
将所述方程组输入所述改进的粒子群模型，以获得迭代方程：



其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，Vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，Vik+1是迭代k+1次时粒子的速度，ωk是迭代k次时的惯性加权因子，Vik为迭代k次时粒子的速度，C1和C2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αiK是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯，郭新华，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35