[发明专利]基于脉宽调制开关模式的转换器的模型预测控制

说明书

一种用于控制电转换器(12)的方法，所述电转换器(12)适于将DC电压(v_dc)转换为具有至少两个电压电平的多相电压，所述方法包括：从定子通量参考向量(ψ^*_s，αβ)来确定调制信号向量(u^*_abc)；经由脉宽调制从调制信号向量(u^*_abc)来确定开关模式(54)，所述开关模式(54)包括开关转变序列，其中开关转变定义开关位置和转变时刻，在所述开关位置处将所述转换器的相从一个电压电平切换到另一个电压电平，以及在所述转变时刻，切换转换器的所述相；通过从估计的定子通量向量(ψ_s，αβ)中减去定子通量参考向量(ψ^*_s，αβ)来确定定子通量误差(ψ^*_{s，err，αβ})，所述估计的定子通量向量(ψ_s，αβ)从所述电转换器(12)中的测量来估计；通过移动所述开关模式(54)的开关转变的转变时刻来修改所述开关模式(54)，使得所述定子通量误差(ψ^*_{s，err，αβ})被最小化；以及将修改的开关模式的至少一部分应用于所述电转换器(12)。

技术领域

本发明涉及用于控制电转换器的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制器。此外，本发明涉及一种电转换器。

背景技术

对于电转换器，模型预测控制用于经由基于转换器和所连接的组件(例如电马达、发电机、电力网等)的模型确定电转换器的将来状态来确定转换器电路的开关状态。

在WO 2015078656 A1中，预先计算的优化脉冲模式利用通过操纵其开关瞬间的模型预测控制进一步优化。按照这种方式，所产生的电流的谐波含量可被减少。

优化脉冲模式相对于其它调制方法的谐波有益效果在低脉冲数(即，开关频率与基频之间的比率)下特别高。但是在很高脉冲数和低基频下，优化脉冲模式可能难以计算，并且可使用许多控制器存储器。基于优化脉冲模式的控制方法通常通过切换到其它控制方法来解决这个问题。

在EP 2469692 A1中，按照这样的方式来控制电力系统，使得在第二步骤中修改针对某个第一优化目标已经确定的用于转换器的具有开关时刻的开关序列。确定所产生通量误差。修改开关时刻，以降低通量误差。

在JAMES SCOLTOCK等人的论文：“A Comparison of Model Predictive ControlSchemes for MV Induction Motor Drives”(IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIALINFORMATICS，IEEE SERVICE CENTER，NEW YORK，NY，US，vol.9，no.2，2012年10月10日(2012-10-10)，第909-919页)中，若干模型预测控制方案与脉宽调制和优化脉冲模式进行比较。提及的是，共模分量能够被加到参考电压。

在NIKOLAOS OIKONOMOU等人的论文：“Model Predictive Pulse PatternControl for the Five-Level Active Neutral-Point-Clamped Inverter”(IEEETRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS.，vol.49，no.6，2013年5月15日(2013-05-15)，第2583-2592页)中，描述的是，能够如何根据基频来选择优化脉冲模式以及参考通量值能够连同优化脉冲模式一起被存储。

发明内容

本发明的目的是要提供一种电转换器，所述电转换器适于在低基频下产生具有低谐波失真的输出电流。本发明的另外的目的是要提供一种简单且计算要求不太高的模型预测控制方案，所述模型预测控制方案还可在高脉冲数下使用。