[发明专利]一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统

权利要求书

1.一种三电平逆变器的模型预测控制方法，其特征在于，包括：

设定光伏并网逆变器的输出有功电流给定值，无功电流的给定值设置为零；

通过dq/αβ坐标变换，将光伏并网逆变器的输出dq坐标系下的参考电流转换为αβ坐标系下的电流的参考值；

根据三电平逆变器的拓扑结构，得到三电平逆变器在αβ静止坐标系下的数学模型；

基于所述数学模型，根据αβ坐标系下的电流的参考值得到逆变器桥臂输出电压的参考值；

通过价值函数从有限集空间新型电压矢量中选出与逆变器桥臂输出电压参考值最接近的空间电压矢量，用于控制下一个开关周期中各个开关管的状态，实现三电平逆变器交流侧电流的控制；

通过直流侧电容不平衡电压计算给定电压矢量，并将给定电压矢量送入到价值函数中，找到最优的电压矢量，避免小矢量、中矢量、大矢量引起的并网电流谐波大；

模型预测同时处理交流侧电流畸变和直流侧电压不平衡，实现交流侧电流畸变和直流侧中点电流不平衡控制的耦合；

采用两个输入电压实现逆变功能；

定义桥臂输出电压与输出状态关系如下：

其中，v_{jO(j＝a,b,c)}为桥臂输出电压，V_P、V_N为上侧电容电压和下侧电容电压三电平T型三电平逆变器每相桥臂有三种输出状态P、O、N，

表Ⅰ逆变器电压矢量

通过表Ⅰ可以看出有十二个小矢量、六个中矢量、六个大矢量会带来系统电压矢量变化，为了降低电压矢量对输出电流的影响，需要采用新型矢量结合方法，即将式带入到表Ⅰ中，将表Ⅰ对应的电压矢量送入到价值函数中，得到价值函数最小的矢量，并将其输出，其中价值函数为

通过交流侧电流实际值跟踪给定值消除交流侧电流畸变，通过交流侧采用新型的模型预测控制，去除电流内环和中点平衡控制，简化价值函数和内环电流设置。

2.如权利要求1所述的一种三电平逆变器的模型预测控制方法，其特征在于，三电平逆变器在αβ静止坐标系下的数学模型具体为：

将三电平逆变器的KVL电压方程经过3S/2S坐标变换，得到三电平逆变器在αβ坐标系下的数学模型：

其中，L₁和R1为光伏并网逆变器的电感和电阻；i_α、i_β、u_α、u_β、v_α、v_β分别为光伏并网发电系统在αβ静止坐标系下的并网电流、电网电压、输出电压。

3.如权利要求2所述的一种三电平逆变器的模型预测控制方法，其特征在于，将三电平逆变器在αβ坐标系下的数学模型离散化，得到离散化后的数学模型，具体为：

其中，v_α(k+1)、v_β(k+1)、u_α(k+1)、u_β(k+1)、i_α(k+1)、i_β(k+1)分别为光伏并网发电系统在αβ静止坐标系下在(k+1)时刻的输出电压、电网电压和并网电流，T_s为控制周期。

4.如权利要求1所述的一种三电平逆变器的模型预测控制方法，其特征在于，根据αβ坐标系下的电流的参考值得到逆变器桥臂输出电压的参考值，具体为：

其中，分别为αβ静止坐标系下逆变器输出电压的参考值，分别为αβ坐标系下的电流参考值。