vp和負(fù)母線電容 電壓Vn;
[0078] 輸出參考電壓計(jì)算單元，用于將所述輸出電壓、所述三相電網(wǎng)電壓以及所述輸 出電流帶入無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型中，得到所述逆變器的輸出參考電壓u'Jk)和 u%〇(k)；
[0079] 電壓矢量獲取單元，用于根據(jù)所述輸出參考電壓u'Jk)和u'Jk)得到預(yù)設(shè)參考 電壓在所述逆變器的電壓空間矢量中的空間位置；還用于確定所述空間位置位于所述電壓 空間矢量中的扇區(qū)；還用于確定位于所述扇區(qū)內(nèi)的Μ個(gè)電壓矢量；
[0080] 電壓矢量確定單元，用于根據(jù)Μ個(gè)所述電壓矢量、所述正母線電容電壓Vp和所述 負(fù)母線電容電壓Vn以及所述無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型得到Μ個(gè)預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)值，確定 Μ個(gè)所述預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)值中最小的預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)值，并將所述最小的預(yù)測(cè)控制目 標(biāo)函數(shù)值對(duì)應(yīng)的所述電壓矢量作為下一周期的電壓矢量。
[0081 ] 優(yōu)選地，所述逆變器為三電平三相逆變器。
[0082] 本發(fā)明提供了一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法及系統(tǒng)，用于多電平三相逆變器。 該方法中根據(jù)逆變器的輸出參考電壓得到了一個(gè)預(yù)設(shè)參考電壓，再根據(jù)該預(yù)設(shè)參考電壓在 電壓空間矢量中的空間位置，判斷該預(yù)設(shè)參考電壓在電壓空間矢量中所處的扇區(qū)，確定該 扇區(qū)內(nèi)與預(yù)設(shè)參考電壓接近的Μ個(gè)電壓矢量，根據(jù)該扇區(qū)內(nèi)的Μ個(gè)電壓矢量進(jìn)行計(jì)算，得到 Μ個(gè)預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)值，進(jìn)而將Μ個(gè)預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)值中最小的預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)值 對(duì)應(yīng)的電壓矢量作為下一周期的電壓矢量。因此，本發(fā)明不需要對(duì)逆變器的電壓空間矢量 中的全部扇區(qū)內(nèi)的全部電壓矢量進(jìn)行計(jì)算，即不需要將逆變器的全部開(kāi)關(guān)狀態(tài)代入進(jìn)行在 線計(jì)算，而是僅需要對(duì)預(yù)設(shè)參考電壓所處的扇區(qū)內(nèi)的電壓矢量進(jìn)行計(jì)算，在保證精度的基 礎(chǔ)上大大減小了無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型以及預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算量。
【附圖說(shuō)明】
[0083] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)現(xiàn)有技術(shù)和實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0084] 圖1為本發(fā)明提供的一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法的過(guò)程的流程圖；
[0085] 圖2為本發(fā)明提供的一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法中的三電平三相逆變器的 電路不意圖；
[0086] 圖3為本發(fā)明提供的一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法中的電壓空間矢量的分布 示意圖；
[0087] 圖4為本發(fā)明提供的一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0088] 圖5為本發(fā)明提供的三電平三相逆變器輸出的a相電網(wǎng)電壓ea、a相輸出電流i a、 正母線電容電壓Vp、負(fù)母線電容電壓Vn以及逆變器輸出線電壓u ab穩(wěn)態(tài)仿真波形；
[0089] 圖6為本發(fā)明提供的三電平三相逆變器輸出的a相電網(wǎng)電壓ea、a相輸出電流i a、 正母線電容電壓Vp、負(fù)母線電容電壓Vn以及逆變器輸出線電壓u ab動(dòng)態(tài)仿真波形。
【具體實(shí)施方式】
[0090] 本發(fā)明的核心是提供一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法，不需要對(duì)逆變器的電壓空 間矢量中的全部扇區(qū)內(nèi)的全部電壓矢量進(jìn)行計(jì)算，僅需要對(duì)預(yù)設(shè)參考電壓所處的扇區(qū)內(nèi)的 電壓矢量進(jìn)行計(jì)算，在保證精度的基礎(chǔ)上大大減小無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型以及預(yù)測(cè)控制 目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算量；本發(fā)明的另一核心是提供一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算系統(tǒng)。
[0091] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)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)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。
[0092] 本發(fā)明提供了一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法，用于多電平三相逆變器，參見(jiàn)圖1 所示，圖1為本發(fā)明提供的一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法的過(guò)程的流程圖；該方法包括：
[0093] 步驟slOl :測(cè)量當(dāng)前周期內(nèi)的逆變器各相的輸出電壓、與逆變器相連的三相電網(wǎng) 電壓、逆變器各相對(duì)應(yīng)的輸出電流以及正母線電容電壓Vp和負(fù)母線電容電壓Vn;
[0094] 步驟sl02 :將輸出電壓、三相電網(wǎng)電壓以及輸出電流帶入無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模 型中，得到逆變器的輸出參考電壓u'Jk)和u%? ;
[0095] 其中，這里的無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型的獲取過(guò)程為：
[0096] 根據(jù)輸出電壓ua。、ub。、u。。，三相電網(wǎng)電壓e a、eb、ec，以及輸出電流ia、ib、得到逆 變器的輸出電流在α β坐標(biāo)系下的第一動(dòng)態(tài)電壓方程，第一動(dòng)態(tài)電壓方程為：
[0098] 其中，L為逆變器與三相電網(wǎng)之間的濾波電感，R為逆變器與三相電網(wǎng)之間的總電 阻，ia和i ρ為逆變器的輸出電流在α β坐標(biāo)系下的α、β分量，e α和e ρ為逆變器的三 相電網(wǎng)電壓在α β坐標(biāo)系下的α、β分量，ua。和up。為逆變器的輸出電壓在α β坐標(biāo)系 下的α、β分量；
[0099] 另外，這里的α β坐標(biāo)系為靜止α β坐標(biāo)系。
[0100] 以Ts作為采樣周期，將第一動(dòng)態(tài)電壓方程離散化，得到離散動(dòng)態(tài)電壓方程，其中離 散動(dòng)態(tài)電壓方程為：
[0102] 依據(jù)離散動(dòng)態(tài)電壓方程得到k+Ι時(shí)刻的預(yù)測(cè)電流關(guān)系式，其中，預(yù)測(cè)電流關(guān)系式 為：
[0104] 依據(jù)預(yù)測(cè)電流關(guān)系式以及無(wú)差拍關(guān)系式得到逆變器的輸出參考電壓關(guān)系式，其 中，無(wú)差拍關(guān)系式為：
[0106] (0 + 1)和冬0 + 1)為1^+1時(shí)刻逆變器的參考電流，根據(jù)1^時(shí)刻、1^-1時(shí)刻和1^-2時(shí) 刻的參考電流以及線性插值關(guān)系式得到k+Ι時(shí)刻的參考電流，其中，線性插值關(guān)系式為：
[0108] 輸出參考電壓關(guān)系式為：
[0110] 至此得到了直流跟蹤模型，該模型為無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型的一部分。
[0111] 其中，線性插值關(guān)系式是通過(guò)線性插值定理得到的。
[0112] 根據(jù)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、CLARKE變換矩陣T3/2以及逆變器的直流母線電壓V d。得 到逆變器在α β坐標(biāo)系下的輸出電壓關(guān)系式，其中，輸出電壓關(guān)系式為：
[0114] 為方便對(duì)方案進(jìn)行理解，下面假設(shè)多電平三相逆變器為三電平三相逆變器時(shí)，建 立模型的過(guò)程作介紹：
[0115] 參見(jiàn)圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的一種有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)預(yù)測(cè)計(jì)算方法中的三電平 三相逆變器的電路示意圖。在三電平三相逆變電路的任何一相的橋臂中，根據(jù)不同的開(kāi)關(guān) 組合，可以得到以下三種輸出狀態(tài)："Ρ"狀態(tài)、"〇"狀態(tài)和"Ν"狀態(tài)。以a相橋臂為例：（1)"Ρ" 狀態(tài)：此時(shí)開(kāi)關(guān)管Sal與S a2同時(shí)導(dǎo)通，S a3與S a4同時(shí)關(guān)斷，逆變器的電壓輸出端a相對(duì)于直 流母線的中性點(diǎn)〇的電位為uac]= V &/2 ; (2) "0"狀態(tài)：此時(shí)開(kāi)關(guān)管Sa2與S a3同時(shí)導(dǎo)通，開(kāi) 關(guān)管Sal與S a4同時(shí)關(guān)斷，逆變器的電壓輸出端a相對(duì)于直流母線的中性點(diǎn)〇的電位u ac] = 0 ; (3) "N"狀態(tài)：此時(shí)開(kāi)關(guān)管Sa3與S a4同時(shí)導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管S al與S a2同時(shí)關(guān)斷，逆變器的電壓 輸出端a相對(duì)于直流母線的中性點(diǎn)〇的電位uac]= -V d(：/2。
[0116] 因此，令變量Sa，Sb，S。代表逆變器的每一相的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，S aG {-1，〇, 1}， Sbe {-1，〇, i}，sce {-1，〇, 1}，其中，"1"代表逆變器該相的電壓輸出端與逆變器的直流母 線的電壓正極P點(diǎn)相連，"〇"代表逆變器該相的電壓輸出端與直流母線的中性點(diǎn)〇點(diǎn)相連， "-1"代表逆變器該相的電壓輸出端與逆變器的直流母線的電壓負(fù)極N點(diǎn)相連。
[0117] 其中，三電平三相逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)為：
[0118] Sj= [Sa Sb SJT，其中 j = 0，···，26。
[0119] 以！；作為采樣周期，分別對(duì)逆變器的正母線電容電壓關(guān)系式以及負(fù)母線電容電 壓關(guān)系式進(jìn)行離散化，分別得到離散正母線電容電壓關(guān)系式以及離散負(fù)母線電容電壓關(guān)系 式，其中：
[0120] 正母線電容電壓關(guān)系式為：
[0122] 負(fù)母線電容電壓關(guān)系式為：
[0124] 離散正母線電容電壓關(guān)系式為：
[0126] 離散負(fù)母線電容電壓關(guān)系式為：
[0128] 其中，C為逆變器的直流母線電容，ijk)為直流母線的中性點(diǎn)電流，ijk)根據(jù)逆 變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及中性點(diǎn)電流關(guān)系式得到，其中，中性點(diǎn)電流關(guān)系式為：
[0130] 至此，得到了直流母線中性點(diǎn)平衡模型，該模型為無(wú)差拍有限開(kāi)關(guān)狀態(tài)模型的一 部分。
[0131] 根據(jù)輸出參考電壓〇)和u%?、輸出電壓uac^Pu ρ正母線電容電壓 Vp(k+1)、負(fù)母線電容電Svn(k+1)以及預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式得到預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù) 值，其中，預(yù)測(cè)控制目標(biāo)函數(shù)關(guān)系式為：
[0133] 其中，λν為直流母線的中性點(diǎn)電壓平衡的權(quán)重系數(shù)，這里的λ v取0.2。當(dāng)然，本 發(fā)明對(duì)λ ν的具體數(shù)值不做限定，工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)定。
[0134] 進(jìn)一步可知，這里的根據(jù)輸出電壓113。、111)。、11 (:。，三相電網(wǎng)電壓63、61)、6(:，以及輸出電 流ia、ib、i。得到逆變器的輸出電流在α β坐標(biāo)系下的第一動(dòng)態(tài)電壓方程的過(guò)程具體為：
[0135] 根據(jù)輸出電壓ua。、ub。、uc。，三相電網(wǎng)電壓e a、eb、ec，以及輸出電流ia、ib、i c得到逆 變器的輸出電流在abc坐標(biāo)系下的第二動(dòng)態(tài)電壓方程，其中，第二動(dòng)態(tài)電壓方程為：
[0137] 其中，為直流母線的中性點(diǎn)〇與三相電網(wǎng)電壓的中性點(diǎn)η之間的電壓；abc坐 標(biāo)系為三相靜止坐標(biāo)系。
[0138] 當(dāng)三相電網(wǎng)的三相電網(wǎng)電壓平衡時(shí)，根據(jù)平衡電壓關(guān)系式以及逆變器的輸出總電 流關(guān)系式得到的關(guān)系式，其中，平衡電壓關(guān)系式為：
[0139] ea+eb+ec= 0
[0140]