[发明专利]矢量扇区定位方法、局部寻优模型预测控制方法及装置

权利要求书

1.一种矢量扇区定位方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：

获取参考矢量在两相旋转坐标系下的相角，判断出参考矢量所在的大扇区；

将参考矢量在两相旋转坐标系下的分量进行gh坐标变换，确定出其所在大扇区中的表交界区域或菱形区域；

若参考矢量处于表交界区域，则直接得出参考矢量在矢量图中所处的小三角形区域，其中，表交界区域是指矢量图最外围的独立小三角区域；

若参考矢量处于菱形区域，则通过参考矢量的平移定位方法，判断出参考矢量在矢量图中所处的小三角形区域；

所述参考矢量是由逆变器输出的三相参考电压在两相旋转坐标系下的分量构成。

2.根据权利要求1所述的矢量扇区定位方法，其特征在于，所述大扇区中的表交界区域或菱形区域的判断方法为：

将参考矢量在gh坐标系下的分量对矢量图中单位长度取整，确定出其所在大扇区中的菱形区域或表交界区域，其中表交界区域是指矢量图最外围的独立小三角区域。

3.根据权利要求1或2所述的矢量扇区定位方法，其特征在于，所述参考矢量的平移定位方法为：

将参考矢量在gh坐标系下的分量对矢量图中单位长度取余，将目标菱形区域平移至矢量图的中心菱形区域；

根据中心菱形区域中的两个三角形的边界条件，确定出参考矢量位于目标菱形区域中的小三角形区域。

4.一种局部寻优模型预测控制方法，该方法适用于五电平并网逆变器，其特征在于，具体步骤如下：

通过建立数学模型，进行离散化处理，得出逆变器输出电流的预测模型；所述数学模型为五电平有源中点钳位型逆变器并网过程的模型；所述预测模型为用变量当前采样时刻的采样值预测被控变量下个采样时刻的输出值；

根据给定的逆变器输出电流的参考值构建dq矢量并进行矢量运算，计算出逆变器输出的电压参考矢量；

在五点平并网逆变器输出电压矢量图上利用权利要求1-3所述的任一矢量扇区定位方法，判断出逆变器电压参考矢量在矢量图中所处的小三角区域；

将目标小三角形区域内的所有的开关状态依次代入逆变器输出电流的预测模型得到预测值；

将预测值代入代价函数后与逆变器输出电流的参考值进行比较，将使得代价函数最小且满足开关切换限制条件的开关状态作用于逆变器的开关管。

5.根据权利要求4所述的局部寻优模型预测控制方法，其特征在于，该方法还包括，构建多变量代价函数，将逆变器输出电流、直流侧电容电压差及各相桥臂悬浮电容电压的预测值代入多变量代价函数；

所述多变量代价函数为将逆变器输出电流控制、直流侧中点电位控制以及各相桥臂悬浮电容电压控制加进一个代价函数中实现；

所述逆变器输出电流、直流侧电容电压差以及各相桥臂悬浮电容电压的预测值分别通过其各自的预测模型得到。

6.根据权利要求5所述的局部寻优模型预测控制方法，其特征在于，所述逆变器输出电流、直流侧电容电压差以及各相桥臂悬浮电容电压的预测模型分别为：

其中，为k+1时刻逆变器输出相电流的预测值；i_x(k)为k时刻逆变器输出相电流；e_x(k)为k时刻电网相电压；u_x(k)为k时刻逆变器输出相电压；Δu_dc^P(k+1)为k+1时刻直流侧上下电容电压差的预测值；Δu_dc(k)为k时刻直流侧上下电容电压差；为k+1时刻各桥臂悬浮电容电压的预测值；u_fx(k)为k时刻各桥臂悬浮电容电压；T_s为采样周期；R、L为并网电阻和滤波电感；C,C_f分别为直流侧电容和悬浮电容；h_x为相电流对于中点电位的影响因子；f_x为相电流对悬浮电容影响因子；上述两个影响因子的取值是根据各种开关状态下相电流对于中点电位和相电流对于悬浮电容电压的影响确定。