【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多矢量模型预测控制，尤其涉及一种简化计算的多矢量模型预测控制方法、装置及控制器。
技术介绍
1、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。
2、可再生能源如风能和太阳能因其可持续性和清洁的特点受到重视，但它们固有的随机性、波动性和间断性给电网稳定性带来挑战。特别是大规模并网时，可能会引起电能质量问题，如频率波动、电压不稳定等。多电平变换器因其提高电能质量、降低谐波含量等优势，在可再生能源并网中发挥重要作用。
3、模型预测控制(mpc)在电力变换器中动态响应快，实现简单，具有解决非线性多目标问题的能力，广泛应用于电力电子变换器中。其中，有限集模型预测控制(fcs-mpc)在有限的离散控制集中进行优化，因其高效性和适用性而受到广泛关注。特别是同时考虑三相电压，通过冗余电压矢量，如电容电压平衡、共模电压消除，具有更大的灵活性。
4、在fcs-mpc中，利用系统模型预测每个开关状态的未来输出变量，并选择使价值函数最小的输入作为最优矢量，以便在下一个采样周期由变换器执行。但是由于传统fcs-mpc在需要在短时间内进行很多次预测计算，给芯片处理能力带来计算挑战；采用了查找表来预先存储每个电压矢量和开关状态，需要占用一定的内存，高电平变换器的复杂空间矢量和冗余度会带来很大的计算负担。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种简化计算的多矢量模型预测控制方法及系统，其可应用于所有混合多电平变换器。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供了一种简化计算的多矢量模型预测控制方法。
4、在一个或多个实施例中，提供了一种简化计算的多矢量模型预测控制方法，包括：
5、对三相空间矢量图进行区域划分，形成若干组区域集合，每组区域集合与一个空间矢量一一对应；
6、根据参考空间矢量所处的区域集合，查找合成所述参考空间矢量的若干个近邻空间矢量；
7、基于变换器模型、参考空间矢量及查找的所有近邻空间矢量，以变换器的电流跟踪误差最小为目标，在线计算出变换器的所有开关状态组合，无需提前存储任何矢量坐标或状态组合等数值表；
8、基于计算出的变换器的所有开关状态组合及电压控制价值函数，选择最小电容电压偏差的开关状态组合来控制变换器，以实现飞跨电压和中点电压的多目标优化控制。
9、作为一种实施方式，预设控制飞跨电压波动范围的控制阈值，以确定控制飞跨电压和中点电压的优先级，进而根据优先级来调整冗余开关状态。
10、作为一种实施方式，控制飞跨电容电压和中点电压的优先级关系为：
11、将飞跨电容电压与参考值之间差值的绝对值与控制阈值进行比较，若前者大于后者，则优先控制飞跨电容电压平衡，否则优先控制中点电压。
12、作为一种实施方式，对飞跨电容电压和中点电压进行平衡控制。
13、作为一种实施方式，将预测出的变换器的所有开关状态组合分别代入电压控制的价值函数进行比较，价值函数最小对应电压偏差最小，选出最小价值函数对应的开关状态来控制变换器的开关管工作。
14、作为一种实施方式，使用取整和逻辑判断查找合成所述参考空间矢量的若干个近邻空间矢量。
15、本专利技术的第二个方面提供了一种简化计算的多矢量模型预测控制系统。
16、在一个或多个实施例中，一种简化计算的多矢量模型预测控制系统，包括：
17、空间矢量图划分模块，其用于对三相空间矢量图进行区域划分，形成若干组区域集合，每组区域集合与一个空间矢量一一对应；
18、近邻空间矢量查找模块，其用于根据参考空间矢量所处的区域，查找合成所述参考空间矢量的若干个近邻空间矢量；
19、开关状态组合计算模块，其用于基于变换器模型、参考空间矢量及查找的所有近邻空间矢量，以变换器的电流跟踪误差最小为目标，在线计算出变换器的所有开关状态组合，无需提前存储任何矢量坐标或状态组合等数值表；
20、多目标优化控制模块，其用于基于计算出的变换器的所有开关状态组合及电压控制价值函数，选择最小电容电压偏差的开关状态组合来控制变换器，以实现飞跨电压和中点电压的多目标优化控制。
21、作为一种实施方式，在所述多目标优化控制模块中，预设控制飞跨电压波动范围的控制阈值，以确定控制飞跨电压和中点电压的优先级，进而根据优先级来调整冗余开关状态。
22、作为一种实施方式，在所述多目标优化控制模块中，控制飞跨电容电压和中点电压的优先级关系为：
23、将飞跨电容电压与参考值之间差值的绝对值与控制阈值进行比较，若前者大于后者，则优先控制飞跨电容电压平衡，否则优先控制中点电压。
24、本专利技术的第三个方面提供了一种控制器。
25、一种控制器，包括存储器及存储在存储器上并可控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述程序时实现如上述所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法中的步骤。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
27、(1)本专利技术先对三相空间矢量图进行区域划分，再根据参考空间矢量所处的区域集合查找近邻空间矢量，以变换器的电流跟踪误差最小为目标，在线计算出变换器的所有开关状态组合，最后基于电压控制价值函数来实现飞跨电压和中点电压的多目标优化控制，实现了在线计算矢量坐标、冗余矢量和占空比，避免了提前输入任何矢量坐标或状态组合等数值表，无需存储和读取数据，简化了多矢量模型预测控制的计算。
28、(2)本专利技术通过设置中点电压和飞跨电压的控制优先级，考虑了冗余电压矢量，选择最小电容电压偏差的开关组合控制变换器，在三相空间矢量图中进行的，只需修正参考输出电压和开关函数之间的表达式，就可将其推广到任意多电平转换器中。
29、(3)本专利技术采用基于区域划分的实现方法，避免了传统mpc复杂的计算过程，在电流跟踪算法部分，计算次数不变，有利于多电平变换器的推广应用。
30、(4)本专利技术通过简单的逻辑判断，找到最近的若干个矢量来合成参考矢量，使得电流跟踪误差最小。
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1.一种简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，预设控制飞跨电压波动范围的控制阈值，以确定控制飞跨电压和中点电压的优先级，进而根据优先级来调整冗余开关状态。
3.如权利要求2所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，控制飞跨电容电压和中点电压的优先级关系为：
4.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，对飞跨电容电压和中点电压进行平衡控制。
5.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，将计算出的变换器的所有开关状态组合分别代入电压控制的价值函数进行比较，价值函数最小对应电压偏差最小，选出最小价值函数对应的开关状态来控制变换器的开关管工作。
6.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，使用取整和逻辑判断查找合成所述参考空间矢量的若干个近邻空间矢量。
7.一种简化计算的多矢量模型预测控制装置，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的简化计
9.如权利要求8所述的简化计算的多矢量模型预测控制装置，其特征在于，在所述多目标优化控制模块中，控制飞跨电容电压和中点电压的优先级关系为：
10.一种控制器，包括存储器及存储在存储器上并可控制器上运行的计算机程序，其特征在于，所述控制器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，预设控制飞跨电压波动范围的控制阈值，以确定控制飞跨电压和中点电压的优先级，进而根据优先级来调整冗余开关状态。
3.如权利要求2所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，控制飞跨电容电压和中点电压的优先级关系为：
4.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，对飞跨电容电压和中点电压进行平衡控制。
5.如权利要求1所述的简化计算的多矢量模型预测控制方法，其特征在于，将计算出的变换器的所有开关状态组合分别代入电压控制的价值函数进行比较，价值函数最小对应电压偏差最小，选出最小价值函数对应的开关状态来控制变换器的开关管工作。
6.如权利要求1...
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