[发明专利]用于两电平三相逆变器的定频有限集模型预测控制方法

权利要求书

1.用于两电平三相逆变器的定频有限集模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用电流霍尔传感器分别采样三相输出电流(i_a、i_b、i_c)，并转换为数字信号；

S2、根据设定的参考电流幅值得到当前时刻的三相参考电流瞬时值(i^*_a、i^*_b、i^*_c)；

S3、完成步骤S1和S2后，将得到的采样值和参考值利用坐标变化从三相ABC坐标系转换到αβ坐标系中，得到αβ坐标系中的采样电流值i_α(k),i_β(k)和参考电流值i^*_α(k+1),i^*_β(k+1),其中i表示电流量，下标α和β分别表示在αβ坐标系中对应的α坐标和β坐标，上标*表示该值为参考量，k和k+1分别表示第kT_s时刻和第(k+1)T_s时刻，T_s为开关周期；

S4、依据无差拍控制原理，得到使(k+1)T_s时刻输出电流等于参考电流的参考电压矢量(U^*_α(k+1),U^*_β(k+1))，其中U表示电压量；

S5、将得到的参考电压矢量转换到60°坐标系中，即gh坐标系中，得到参考电压矢量U_ref(k+1)＝[U^*_g(k+1),U^*_h(k+1)]^T，其中U_ref表示参考电压矢量，下标g和h表示在gh坐标系中对应的g坐标和h坐标，并依此计算选出三个离参考电压矢量最近的虚拟电压矢量，其中，虚拟电压矢量是基于将每个真实开关电压矢量等分为N份，N是正整数；

S6、分别计算三个虚拟电压矢量的目标函数值，并选出使目标函数最小的虚拟电压矢量U_opt(k+1)＝[U_opt,g(k+1),U_opt,h(k+1)]^T，其中下标opt表示最优量；

S7、将得到的最优虚拟电压矢量转换到αβ坐标系中，判断其所处的扇区，并乘以该扇区对应的求时间矩阵得到该扇区的两个真实非零矢量的作用时间，该作用时间是1/2N的整数倍；

S8、根据步骤S7得到的作用时间和扇区计算三个开关切换时间t_cm1,t_cm2,t_cm3，其中t表示时间，下标cm1、cm2和cm3为标记量，送至PWM调制器产生开关切换信号作用于逆变器。

2.根据权利要求1所述的用于两电平三相逆变器的定频有限集模型预测控制方法，其特征在于：在步骤S5中，得到的虚拟矢量是基于将每个真实开关电压矢量等分为N份，用虚拟矢量去逼近真实的参考矢量，因而N越大，逼近效果越好，误差越小；此外，最近三矢量的选取不再是在90°坐标系中得到，而是一个60°坐标系中通过参考电压矢量计算得到的，从而避免复杂的三角函数计算，节省计算量。

3.根据权利要求1所述的用于两电平三相逆变器的定频有限集模型预测控制方法，其特征在于：在步骤S7中，需要将步骤S6中得到的最优虚拟矢量变换到αβ坐标系中，由于虚拟矢量是相邻两个真实矢量在1/2N的整数倍的作用时间下合成的，因而对于每个扇区都存在一个唯一的求时间矩阵，将最优虚拟矢量在αβ坐标系中的坐标值右乘该求时间矩阵则能够得到每个真实矢量的作用时间。

4.根据权利要求1所述的用于两电平三相逆变器的定频有限集模型预测控制方法，其特征在于：在步骤S8中，通过扇区与步骤S7中计算的真实矢量作用时间判断开关的切换时间t_cm1,t_cm2,t_cm3，并通过PWM调制器控制变换器，实现定频有限集模型预测控制。