[发明专利]一种双三电平逆变器满意优化预测容错控制方法

说明书

一种双三电平逆变器满意优化预测容错控制方法，将电机的定子绕组打开，定子绕组的两端由两个相同的逆变器供电，两个逆变器由共用同一套直流母线形成共母线双三电平拓扑，当某一开关器件发生开路故障时，逆变器的最大输出电压下降为原来的一半，通过逆变器控制电压跳变的范围设定在Vdc/2以内，使用共母线双三电平拓扑的内六边形的可用开关状态合成参考电压矢量，以电流跟随性能作为双逆变器系统的主控制目标并建立三相电流满意误差函数用以对前述的参考电压矢量进行优化，以中点电位平衡作为最后的控制目标并建立中点电位满意度判断函数并通过综合满意度误差函数进一步的进行参考电压矢量的优化。

技术领域

本发明涉及双三电平逆变器技术领域，特别是一种双三电平逆变器满意优化预测容错控制方法。

背景技术

现有技术中的功率变换器的容错控制方法思路的设计主要有并联冗余相，它通常是采用冷备用方式，即在正常运行时，冗余的桥臂并不会投切运行，而在发生开路故障时将故障的桥臂进行替换，而并联冗余相的容错举措增加了设备的体积，增加了额外的成本，同时可能需要增加往外的驱动电路，使得控制变得更为复杂；

还有一种方案是利用拓扑本身容错能力，传统的拓扑H桥模块化的特点充分发挥了其冗余容错能力，它是在开路故障时将三相同样位置的全桥功率单元同时切除，这样7电平H桥级联拓扑的相电压输出电平会被降低到5电平，但是传统的拓扑本身的容错能力弱，冗余开关状态数目少，且将故障后健康相同样位置的全桥功率单元切除掉的容错方式造成了不必要的开支；

故针对功率变换器中的开关管发生开路故障后的容错控制，通过功率器件发生开路故障后的空间电压矢量分布，选取故障后可用的电压矢量，并通过对控制目标电压跳变、电流跟随和中点电位平衡逐层级优化控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种双三电平逆变器满意优化预测容错控制方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的，其步骤为，

(1)将电机的定子绕组打开，定子绕组的两端由两个相同的逆变器供电，两个逆变器由共用同一套直流母线形成共母线双三电平拓扑；

(2)当某一开关器件发生开路故障时，逆变器的最大输出电压下降为原来的一半，通过逆变器控制电压跳变的范围设定在Vdc/2以内，使用共母线双三电平拓扑的内六边形的可用开关状态合成参考电压矢量；

(3)以电流跟随性能作为双逆变器系统的主控制目标并建立三相电流满意误差函数用以对前述的参考电压矢量进行优化；

(4)以中点电位平衡作为最后的控制目标并建立中点电位满意度判断函数，基于中点电位满意度判断函数建立综合满意度误差函数进一步的进行参考电压矢量的优化。

本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来实现的，以上所述的一种双三电平逆变器满意优化预测容错控制方法，为通过MPC控制器动作双三电平逆变器进行满意优化容错控制，假定w(k)＝w(k+1)，在两相静止坐标系下建立定子电流与转子磁链为状态变量的开绕组异步电机动态数学模型：

式中：i_sα,i_sβ分别为定子电流α、β坐标系下分量；

λ_rα,λ_rβ分别为转子磁链α、β坐标系下分量；

u_sα,u_sβ分别为定子电压α、β坐标系下分量；

L_m为互感；

T_r＝L_r/R_r,为转子电磁时间常数；