[发明专利]一种模块化多电平逆变器的预测控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平逆变器的预测控制方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)对模块化多电平逆变器进行拓扑结构进行分析，建立拓扑模型；

(2)利用拉格朗日二次插值预测电流信号；

(3)考虑电阻的影响，利用后向差分，改写三相电压及电流变换到αβ坐标系下；

即将上式中的分别用代替，其他参数不变，因此，可得到以下等式：

$u_{{\mathrm{\α}}^{*}}\left(k\right)=(L_1+\frac{L_{arm}}{2})\frac{i_{\mathrm{\α}}\left(k\right)-i_{\mathrm{\α}}(k-1)}{T_s}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\α}}\left(k\right)+u_{\mathrm{\α}}\left(k\right)$

$u_{{\mathrm{\β}}^{*}}\left(k\right)=(L_1+\frac{L_{arm}}{2})\frac{i_{\mathrm{\β}}\left(k\right)-i_{\mathrm{\β}}(k-1)}{T_s}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\β}}\left(k\right)+u_{\mathrm{\β}}\left(k\right)$

此处，为了得到和的大小所以上式中的k时刻替换成k+1时刻，应变成：

$u_{{\mathrm{\α}}^{*}}(k+1)=(L_1+\frac{L_{arm}}{2})\frac{i_{\mathrm{\α}}(k+1)-i_{\mathrm{\α}}\left(k\right)}{T_s}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\α}}(k+1)+u_{\mathrm{\α}}(k+1)$

$u_{{\mathrm{\β}}^{*}}(k+1)=(L_1+\frac{L_{arm}}{2})\frac{i_{\mathrm{\β}}(k+1)-i_{\mathrm{\β}}\left(k\right)}{T_s}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\β}}(k+1)+u_{\mathrm{\β}}(k+1)$

而此处，为了使电流为最终目标电流所以上式中的i_α(k+1)、i_β(k+1)应变成i'_α(k+1)、i'_β(k+1)，由此可得：

$u_{{\mathrm{\α}}^{*}}(k+1)=(L_1+\frac{L_{arm}}{2})\frac{i_{\mathrm{\α}}^{\′}(k+1)-i_{\mathrm{\α}}\left(k\right)}{T_s}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\α}}^{\′}(k+1)+u_{\mathrm{\α}}(k+1)$

$u_{{\mathrm{\β}}^{*}}(k+1)=(L_1+\frac{L_{arm}}{2})\frac{i_{\mathrm{\β}}^{\′}(k+1)-i_{\mathrm{\β}}\left(k\right)}{T_s}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{\β}}^{\′}(k+1)+u_{\mathrm{\β}}(k+1)$

i'_α(k+1)＝3i'_α(k)-3i'_α(k-1)+i'_α(k-2)、i'_β(k+1)＝3i'_β(k)-3i'_β(k-1)+i'_β(k-2)；

i'_α(k+1)、i'_β(k+1)分别为αβ坐标系下对目标电流的预测值，i'_α(k)、i'_β(k)分别为k时刻在αβ坐标系下目标电流的大小，分别为αβ坐标系下k+1时刻的变换器输出未滤波的电压，u_α(k+1)、u_β(k+1)分别为αβ坐标系下k+1时刻电网电压，i_α(k)、i_β(k)分别为αβ坐标系下k时刻的电流值，L₁为LLCL滤波器的等效电感大小，L_arm为各相上下各桥臂中电感的大小，R为交流电网侧等效电阻大小；

(4)进行二维向三维坐标的变换，将三相投入不同子模块的输出电压和与不同状态下ABC三相输出电压相比较，选择每相投入子模块数量；

(5)应用半桥臂子模块电容电压均衡原理，根据电流处于充电还是放电模式，选择相应的子模块投入系统。