[发明专利]电压型九开关逆变器控制方法

说明书

本发明提供了一种电压型九开关逆变器控制方法，步骤如下：根据电压型九开关逆变器的拓扑结构得到在abc三相静止对称坐标系中交流侧电流电压方程矩阵；通过Park变换得出状态方程矩阵；对状态方程矩阵进行离散化；建立预测模型；优化性能指标得到电压型九开关逆变器在dqo旋转坐标系下的控制增量；通过Park反变换得到在abc三相静止对称坐标系下的控制增量，进而得到用于控制电压型九开关逆变器每个开关通断的控制信号。本发明有益效果：采用模型预测算法对电压型九开关逆变器进行控制，避免上下逆变器参数的耦合对控制效果的影响，具有自适应性及鲁棒性；针对系统的控制目标及约束确定了系统优化性能指标，增强控制方法的灵活性。

技术领域

本发明涉及逆变器控制领域，特别涉及一种电压型九开关逆变器控制 方法。

背景技术

对于带上、下双端交流三相输出的逆变器，九开关拓扑结构的 逆变器是近年来提出的一种用较少开关器件替代传统背靠背双 PWM逆变器的电路拓扑。相较于传统背靠背双PWM拓扑，九开 关逆变器开关器件的使用量减少了25％，具有开关器件使用量少、 体积较小、损耗较低等优点。

随着非线性电力电子器件、装置和冲击性、波动性负荷在现代 工业中的广泛应用以及各种复杂、精密、对电能质量敏感的用电设 备的不断普及，各种用电设备对电压稳定性的要求越来越高。本发 明通过对电压型九开关逆变器采用合适的控制方法，可以很好解决 上述问题，并且相较于传统背靠背双PWM逆变器，降低了带上、 下双端交流三相输出的逆变器的开关器件数量、体积、损耗和成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供：一种用于控制电压型九开 关逆变器每个开关通断的控制信号的电压型九开关逆变器控制方 法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电压 型九开关逆变器控制方法，该电压型九开关逆变器包括九个开关， 其中：上逆变器包括六个开关、下逆变器包括六个开关、上下逆变 器共用中间三个开关，控制方法包括以下步骤：

步骤一、采用开关函数，得到电压型九开关逆变器输出电压与 开关函数之间的关系矩阵；根据电压型九开关逆变器的拓扑结构， 得到在abc三相静止对称坐标系中，电压型九开关逆变器交流侧电 流电压方程矩阵；

步骤二、对电压型九开关逆变器交流侧电流电压方程矩阵进行 Park变换，得出在dqo旋转坐标系下的状态方程矩阵；

步骤三、将电压型九开关逆变器的状态方程矩阵进行离散化；

步骤四、建立电压型九开关逆变器的预测模型；

步骤五、根据电压型九开关逆变器输出电压与给定电压的差 值、系统控制增量幅值大小的限制，建立控制方法的优化性能指标， 得到电压型九开关逆变器在dqo旋转坐标系下的控制增量Δu_s；

步骤六、根据电压型九开关逆变器在dqo旋转坐标系下的控制 增量Δu_s，通过Park反变换得到在abc三相静止对称坐标系下的控 制增量Δu_s，进而得到用于控制电压型九开关逆变器每个开关通断 的控制信号。

步骤一所述采用开关函数，得到电压型九开关逆变器输出电压 与开关函数之间的关系矩阵，是将电压型九开关逆变器九个开关的 每个开关的状态定义如式(1)：

式(1)中X＝A,B,C表示电压型九开关逆变器的三相桥臂； I＝H,M,L表示单相桥臂的上中下三个开关，

由电压型九开关逆变器的开关约束条件可知每相桥 臂的开关状态f可表示为式(2)：

式(2)中A,B,C表示电压型九开关逆变器的三相桥臂；H,M,L 表示单相桥臂的上中下三个开关管，k＝1,2,3表示每相桥臂有3种 状态，