一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于电力电子控制技术领域，提供了一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法及系统。其中，多电平逆变器的减共模模型预测控制方法包括判断参考电压所属的三角形扇区，计算出三个零共模矢量的状态组合及占空比；筛选出三个零共模矢量的占空比的最大数值，以占空比最大数值所对应的零共模矢量为中心形成一个两电平正六边形扇区，将位于六边形六个顶点的矢量及占空比最大数值所对应的零共模矢量均存储至减共模矢量集合中；从减共模矢量集合中筛选出一个最佳减共模矢量来跟踪参考电压。其不需要提前输入诸如数值表等，采用在线计算的方式即可完成控制目标。计算的方式即可完成控制目标。计算的方式即可完成控制目标。

【技术实现步骤摘要】
一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电力电子控制
，尤其涉及一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]相比较传统两电平变换器，多电平变换器具有更低的dv/dt，更多的输出电平，因此可以输出更高质量的电流，目前已经在很多的工业场合得到应用。变换器在工作中，会产生不同幅值的共模电压(CMV)，导致系统产生电磁干扰等，严重时会危害系统安全。因此有必要抑制CMV。虽然可以通过增加硬件的方式来抑制CMV，但增加了系统成本和体积。如果采用零共模(ZCMV)的矢量，虽然可以消除共模电压，但是降低了调制度并增加了开关损耗。所以，可以采用选择减共模(RCMV)的矢量来抑制CMV。然而，随着电平数的增加，RCMV矢量的数目会剧增，并且需要事先选择出候选矢量并输入的程序中，这无疑大大增加了工作量。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法及系统，其适合任意电平逆变器，通过在线计算的方式可以选择最佳跟踪电压矢量，并且选择的矢量可以有效抑制共模电压。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个方面提供一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法。
[0007]一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法，其包括：/>[0008]基于abc坐标系下取整的标幺化参考电压之和，判断参考电压所属的三角形扇区，进而计算出三个零共模矢量的状态组合及占空比；
[0009]筛选出三个零共模矢量的占空比的最大数值，以占空比最大数值所对应的零共模矢量为中心形成一个两电平正六边形扇区，将位于六边形六个顶点的矢量及占空比最大数值所对应的零共模矢量均存储至减共模矢量集合中；
[0010]从减共模矢量集合中筛选出一个最佳减共模矢量来跟踪参考电压；其中，最佳减共模矢量的筛选过程为：
[0011]将参考电压映射至占空比最大数值所对应的零共模矢量所在的六边形扇区，得到映射后的参考电压，确定其所属六边形扇区及所需的三个矢量；
[0012]分别计算映射后的参考电压与所属六边形扇区所需的三个矢量的线电压坐标差值，将坐标差值最小数值所对应的矢量作为最佳减共模矢量。
[0013]作为一种实施方式，所述最佳减共模矢量的筛选过程，还包括：
[0014]当随着电平逆变器的电平数增加，在矢量图六边形的六个角存在高共模矢量，且在其外围以及内部也存在高共模矢量时，将最佳减共模矢量修正为占空比最大数值所对应
的零共模矢量。
[0015]作为一种实施方式，取整的标幺化参考电压的计算过程为：
[0016]基于多电平逆变器的相关参数，构建输出电压及参考电流的离散模型；
[0017]将输出电压的离散模型中参考电压标幺化，并对标幺化后的参考电压向下取整，得到取整的标幺化参考电压。
[0018]作为一种实施方式，基于abc坐标系下的取整的标幺化参考电压之和是否为
‑
1，判断相应参考电压所属的三角形扇区。
[0019]作为一种实施方式，基于参考电压所属的三角形扇区的三个顶点的矢量坐标，计算出三个零共模矢量的状态组合及占空比。
[0020]本专利技术的第二个方面提供一种多电平逆变器的减共模模型预测控制系统。
[0021]一种多电平逆变器的减共模模型预测控制系统，其包括：
[0022]零共模矢量计算模块，其用于基于abc坐标系下取整的标幺化参考电压之和，判断参考电压所属的三角形扇区，进而计算出三个零共模矢量的状态组合及占空比；
[0023]减共模矢量集合构建模块，其用于筛选出三个零共模矢量的占空比的最大数值，以占空比最大数值所对应的零共模矢量为中心形成一个两电平正六边形扇区，将位于六边形六个顶点的矢量及占空比最大数值所对应的零共模矢量均存储至减共模矢量集合中；
[0024]最佳减共模矢量筛选模块，其用于从减共模矢量集合中筛选出一个最佳减共模矢量来跟踪参考电压；其中，最佳减共模矢量的筛选过程为：
[0025]将参考电压映射至占空比最大数值所对应的零共模矢量所在的六边形扇区，得到映射后的参考电压，确定其所属六边形扇区及所需的三个矢量；
[0026]分别计算映射后的参考电压与所属六边形扇区所需的三个矢量的线电压坐标差值，将坐标差值最小数值所对应的矢量作为最佳减共模矢量。
[0027]作为一种实施方式，在所述最佳减共模矢量筛选模块中，所述最佳减共模矢量的筛选过程，还包括：
[0028]当随着电平逆变器的电平数增加，在矢量图六边形的六个角存在高共模矢量，且在其外围以及内部也存在高共模矢量时，将最佳减共模矢量修正为占空比最大数值所对应的零共模矢量。
[0029]作为一种实施方式，在所述零共模矢量计算模块中，基于abc坐标系下的取整的标幺化参考电压之和是否为
‑
1，判断相应参考电压所属的三角形扇区。
[0030]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0031]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的多电平逆变器的减共模模型预测控制方法中的步骤。
[0032]本专利技术的第四个方面提供一种电子设备。
[0033]一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的多电平逆变器的减共模模型预测控制方法中的步骤。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术提出了一种适合任意电平的减共模模型预测控制算法。它不需要提前计算和输入任何的低共模矢量，通过在线计算的方式可以选择最佳跟踪电压矢量，并且选择的
矢量可以有效抑制共模电压。此外，该专利技术方法不会随着电平数的增加而增加计算量。当调制度增高时，为了避免高共模的出现，此算法把高共模的矢量用离参考电压最近的零矢量替换，以此来抑制共模电压。本专利技术的算法简单可靠，不涉及复杂的诸如三角函数根号等计算，提高了方法的可实施性。最后在三相五电平有源中性点箝位变换器上进行了仿真，验证了所提出方法的有效性。
[0036]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0037]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0038]图1是本专利技术实施例的三相5L
‑
ANPC逆变器拓扑结构；
[0039]图2是本专利技术实施例的五电平零共模矢量坐标及开关组合；
[0040]图3(a)是本专利技术实施例的S1扇区；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电平逆变器的减共模模型预测控制方法，其特征在于，包括：基于abc坐标系下取整的标幺化参考电压之和，判断参考电压所属的三角形扇区，进而计算出三个零共模矢量的状态组合及占空比；筛选出三个零共模矢量的占空比的最大数值，以占空比最大数值所对应的零共模矢量为中心形成一个两电平正六边形扇区，将位于六边形六个顶点的矢量及占空比最大数值所对应的零共模矢量均存储至减共模矢量集合中；从减共模矢量集合中筛选出一个最佳减共模矢量来跟踪参考电压；其中，最佳减共模矢量的筛选过程为：将参考电压映射至占空比最大数值所对应的零共模矢量所在的六边形扇区，得到映射后的参考电压，确定其所属六边形扇区及所需的三个矢量；分别计算映射后的参考电压与所属六边形扇区所需的三个矢量的线电压坐标差值，将坐标差值最小数值所对应的矢量作为最佳减共模矢量。2.如权利要求1所述的多电平逆变器的减共模模型预测控制方法，其特征在于，所述最佳减共模矢量的筛选过程，还包括：当随着电平逆变器的电平数增加，在矢量图六边形的六个角存在高共模矢量，且在其外围以及内部也存在高共模矢量时，将最佳减共模矢量修正为占空比最大数值所对应的零共模矢量。3.如权利要求1所述的多电平逆变器的减共模模型预测控制方法，其特征在于，取整的标幺化参考电压的计算过程为：基于多电平逆变器的相关参数，构建输出电压及参考电流的离散模型；将输出电压的离散模型中参考电压标幺化，并对标幺化后的参考电压向下取整，得到取整的标幺化参考电压。4.如权利要求1所述的多电平逆变器的减共模模型预测控制方法，其特征在于，基于abc坐标系下的取整的标幺化参考电压之和是否为
‑
1，判断相应参考电压所属的三角形扇区。5.如权利要求4所述的多电平逆变器的减共模模型预测控制方法，其特征在于，基于参考电压所属的三角形扇区的三个顶点的矢量坐标，计算出三个零共模矢量的状态组合及占空比。6.一种多电平逆变器的减共模模型预测控制系统，其特征在于，包括：零共模矢量计算模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，刘畅，邢相洋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：