[发明专利]基于空间矢量调制的双级式矩阵变换器模型预测控制策略

权利要求书

1.基于空间矢量调制的双级式矩阵变换器模型预测控制策略，其特征在于：整流级对各有效矢量对应的价值函数排序，选出最小两个价值函数所对应的有效矢量作为下一时刻整流级的作用矢量，并根据价值函数求取其作用占空比，针对逆变级，提出了将参考输出电流转化为期望输出电压，根据期望输出电压矢量在两相静止坐标系位置分布，选择两个有效矢量和一个零矢量，根据输出相位角求得各矢量占空比；简化了整流级作用矢量的选取过程，逆变级不存在价值函数的求取和开关状态的遍历寻优，大大降低了系统的计算量，不存在权重因子的设置且系统开关频率固定，对选出的开关状态再次分配，实现了整流级的零电流换流。

2.如权利要求1所述的基于空间矢量调制的双级式矩阵变换器模型预测控制策略，其特征在于：选取整流级下一时刻作用的两个有效矢量和计算其占空比；价值函数的计算如下公式所示：

g＝|i_ref-i(k+1)|；

式中：i_ref为电流参考值；i(k+1)为电流k+1采样时刻的预测值；

根据上式可计算出六个有效矢量所对应的价值函数g_i＝₁…₆，然后利用排序算法选出价值函数最小的两个所对应的有效矢量；

假设利用排序算法选出的矢量为I_δ和I_ζ，其价值函数分别为g_iδ和g_iζ，则定义各矢量作用占空比为：

3.如权利要求1所述的基于空间矢量调制的双级式矩阵变换器模型预测控制策略，其特征在于：将参考输出电流转化为期望输出电压；

矩阵变换器带阻感负载时，利用前向欧拉法获得负载的离散模型：

式中：io(k+1)为输出电流k+1时刻的预测值，io(k)为实际的输出电流值，uo(k)为变换器输出电压值；

对上式进行变换可得：

为实现对输出电流的跟踪，则下一时刻的输出电流应与下一时刻输出电流参考值相等，即：i_o(k+1)＝i_oref；

因此可计算出用于逆变级调制的期望输出电压：

4.如权利要求1所述的基于空间矢量调制的双级式矩阵变换器模型预测控制策略，其特征在于：根据期望输出电压矢量在两相坐标系位置的分布，选取两个有效矢量和一个零矢量，并计算其作用占空比；

求出期望输出电压矢量后，可得其在两相静止坐标系下的相位角，然后根据下式判断其所处扇区：

(2N-3)π/6≤θ_o≤(2N-1)π/6；

式中θ_o为期望输出电压矢量相位角；N为输出电压矢量所处扇区；

确定出扇区后，然后根据扇区选择逆变级有效矢量和零矢量。

5.如权利要求4所述的基于空间矢量调制的双级式矩阵变换器模型预测控制策略，其特征在于：作用占空比的计算，已经求出输出电压相位角，还需要求出逆变级调制比；

选出整流级作用矢量I_δ和I_ζ后，其作用占空比由权利2求得，进而可求得整个周期平均直流侧电压值：

u_dc＝d_iδu_dcδ+d_iζu_dcζ；

式中u_dcδ和u_dcζ为矢量I_δ和I_ζ分别单独作用一周期对应的直流侧电压值，u_dc为平均直流侧电压值；

输出电压幅值可根据下式求得：

因此可计算出逆变级调制比为：

计算出输出电压矢量，便可用于逆变级的SVPWM调制；逆变级的调制将会产生平均直流电流i_dc，其将被用于整流级的预测控制中，本发明基于能量守恒计算直流侧平均电流；假设逆变级不存在功率损耗，则虚拟直流侧功率等于输出功率，因此直流侧平均电流为：

式中：I_oref为参考输出电流幅值。