一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模型預(yù)測控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種有限開關(guān)狀態(tài)模型 預(yù)測控制方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著DSP(DigitalSignalProcessing，數(shù)字信號處理）和FPGA(Field- ProgrammableGateArray，即現(xiàn)場可編程門陣列）技術(shù)的發(fā)展，有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控 制在電力電子變換器方面得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制用一個目標(biāo)函數(shù)對每一種行為（電力電子開關(guān)組合） 預(yù)測結(jié)果進(jìn)行評估，選擇能滿足目標(biāo)函數(shù)最小的開關(guān)組合來實(shí)現(xiàn)對電力電子變換器的控 制。
[0004] 在有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制的目標(biāo)函數(shù)增加不同項(xiàng)，可以實(shí)現(xiàn)不同的控制目 標(biāo)。如在目標(biāo)函數(shù)中增加離散化數(shù)字濾波器，使輸出電流頻譜集中于設(shè)定頻率處，對輸出電 流開關(guān)頻率固定起到了一定的作用；在目標(biāo)函數(shù)中加入開關(guān)狀態(tài)變化次數(shù)的約束條件，減 小開關(guān)頻率、降低了開關(guān)損耗；將共模電壓的計算公式添加在目標(biāo)函數(shù)中，達(dá)到了對共模電 壓的抑制作用。
[0005] 由于有限開關(guān)狀態(tài)沒有PWM(PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）控制模塊 和控制靈活等特點(diǎn)，近年來在多相多電平逆變器（如三相三電平、三相四電平等）大功率變 流器（幾百KW以上，如風(fēng)力發(fā)電等）得到廣泛的應(yīng)用。
[0006] 對于大功率變流器，開關(guān)損耗是大功率變流器的主要損耗。在不影響輸出電壓和 輸出電流質(zhì)量，減少開關(guān)損耗是有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制在大功率變流器應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0007] 但是，現(xiàn)有技術(shù)中，針對多電平三相并網(wǎng)逆變器，并不存在一種有限開關(guān)狀態(tài)模型 預(yù)測控制方法能夠有效減少其開關(guān)損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法及裝置，以克服現(xiàn) 有技術(shù)中由于不存在一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法能夠有效減少多電平三相并網(wǎng) 逆變器的開關(guān)損耗問題。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0010] -種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法，應(yīng)用于多電平三相并網(wǎng)逆變器，所述方法 包括：
[0011] 計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三相輸出電流；
[0012] 根據(jù)所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三相輸出參考電壓；
[0013] 比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出電流中最小值 的絕對值；
[0014] 如果大于，則將所述輸出參考電壓中最大值對應(yīng)的相與所述多電平三相并網(wǎng)逆變 器的直流母線正極相連；
[0015] 如果不大于，則將所述輸出參考電壓中最小值對應(yīng)的相與所述多電平三相并網(wǎng)逆 變器的直流母線負(fù)極相連。
[0016] 優(yōu)選的，在所述比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出 電流中最小值的絕對值之前，所述方法還包括：
[0017] 確定所述三相輸出電流中的最大值、最小值以及中間值；
[0018] 確定所述三相輸出參考電壓中的最大值、最小值以及中間值。
[0019] 優(yōu)選的，所述根據(jù)所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三相輸出 參考電壓的過程包括：
[0020] 根據(jù)所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三相輸出參考電流；
[0021] 根據(jù)所述三相輸出參考電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三相輸出參考電 壓。
[0022] -種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制裝置，應(yīng)用于多電平三相并網(wǎng)逆變器，所述裝置 包括：
[0023] 第一計算單元，用于計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三相輸出電流；
[0024] 第二計算單元，用于根據(jù)所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的三 相輸出參考電壓；
[0025] 比較單元，用于比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三相輸出 電流中最小值的絕對值；
[0026] 處理單元，用于當(dāng)所述比較單元輸出為大于時，則將所述輸出參考電壓中最大值 對應(yīng)的相與所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的直流母線正極相連；當(dāng)所述比較單元輸出為不大 于時，則將所述輸出參考電壓中最小值對應(yīng)的相與所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的直流母線 負(fù)極相連。
[0027] 優(yōu)選的，所述裝置還包括：
[0028] 確定單元，用于在所述比較所述三相輸出電流中最大值的絕對值是否大于所述三 相輸出電流中最小值的絕對值之前，確定所述三相輸出電流中的最大值、最小值以及中間 值；確定所述三相輸出參考電壓中的最大值、最小值以及中間值。
[0029] 優(yōu)選的，所述第二計算單元具體包括：
[0030] 第一計算子單元，用于根據(jù)所述三相輸出電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變器的 三相輸出參考電流；
[0031] 第二計算子單元，用于根據(jù)所述三相輸出參考電流計算所述多電平三相并網(wǎng)逆變 器的三相輸出參考電壓。
[0032] 經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開了一種有限開關(guān)狀態(tài)模 型預(yù)測控制方法，應(yīng)用于多電平三相并網(wǎng)逆變器，當(dāng)所述逆變器的三相輸出電流中最大值 的絕對值大于最小值的絕對值時，將所述輸出參考電壓中最大值對應(yīng)的相與所述逆變器的 直流母線正極相連，當(dāng)所述逆變器的三相輸出電流中最大值的絕對值不大于最小值的絕對 值時，將所述輸出參考電壓中最小值對應(yīng)的相與所述逆變器的直流母線負(fù)極相連，以保證 在逆變器輸出電流的最大或最小這一段時間逆變器停止開通或關(guān)斷，這樣大大減少了逆變 器的開關(guān)損耗，提高逆變器的效率。本發(fā)明還公開了一種與上述方法對應(yīng)的有限開關(guān)狀態(tài) 模型預(yù)測控制裝置。
【附圖說明】
[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0034] 圖1為本發(fā)明公開的一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法實(shí)施例1流程示意圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明公開的一種二極管鉗位型三電平三相并網(wǎng)逆變發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明公開的二極管鉗位型三電平三相并網(wǎng)逆變器電壓空間矢量示意圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明公開的減少逆變器開關(guān)損耗的有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制策略示 意圖；
[0038] 圖5為本發(fā)明公開的一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制裝置實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、 完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其 他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040] 本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語"第一"、"第二"等是用于區(qū)別 類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的術(shù)語在適當(dāng)情 況下可以互換，這僅僅是描述本發(fā)明的實(shí)施例中對相同屬性的對象在描述時所采用的區(qū)分 方式。此外，術(shù)語"包括"和"具有"以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以 便包含一系列單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于那些單元，而是可包括沒有清 楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它單元。
[0041] 由【背景技術(shù)】可知，現(xiàn)有技術(shù)中，針對多電平三相并網(wǎng)逆變器，并不存在一種有限開 關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法能夠有效減少其開關(guān)損耗。
[0042] 為此，本發(fā)明公開了一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法，應(yīng)用于多電平三相并 網(wǎng)逆變器，當(dāng)所述逆變器的三相輸出電流中最大值的絕對值大于最小值的絕對值時，將所 述輸出參考電壓中最大值對應(yīng)的相與所述逆變器的直流母線正極相連，當(dāng)所述逆變器的三 相輸出電流中最大值的絕對值不大于最小值的絕對值時，將所述輸出參考電壓中最小值對 應(yīng)的相與所述逆變器的直流母線負(fù)極相連，以保證在逆變器輸出電流的最大或最小這一段 時間逆變器停止開通或關(guān)斷，這樣大大減少了逆變器的開關(guān)損耗，提高逆變器的效率。本發(fā) 明還公開了一種與上述方法對應(yīng)的有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制裝置。
[0043] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0044] 請參閱附圖1，為本發(fā)明公開的一種有限開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制方法實(shí)施例1流 程示意圖，該方法應(yīng)用于多電平三相并網(wǎng)逆變器（如二極管鉗位型三電平三相并網(wǎng)逆變 器）