[发明专利]三相并网逆变器三矢量模型预测电流控制方法

说明书

本发明公开了三相并网逆变器三矢量模型预测电流控制方法，属于电流控制算法研究领域；传统三相并网逆变器单矢量MPCC存在开关频率不固定以及输出电流谐波含量较高的问题，而本发明提出的三相并网逆变器三矢量模型预测电流控制方法能够减少了输出电流谐波含量，使输出电流更加正弦化；同时恒定了开关频率，实现定频控制，有利于输出滤波器的设计；再进一步的在三相并网逆变器在每一个电网周期每一相的电子电子开关器件有处于一直开通或关断的状态，减小了开关损耗，提高了并网逆变器的运行效率，是作为可再生能源发电的一种有效控制方式，具有广泛的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及电流控制算法研究领域，尤其涉及三相并网逆变器三矢量模型预测电流控制方法。

背景技术

近年来，随着化石能源日益紧缺和环境污染不断加重，太阳能和风能等可再生能源得到了迅速发展；三相并网逆变器作为可再生能源转化为电能的重要装置，其性能的好坏影响着发电系统的质量，因此，其控制方法得到了广泛的关注和研究；三相并网逆变器的传统控制方法有矢量控制和直接功率控制，随着数字处理技术的快速发展，模型预测控制作为一种新的控制方法被提出，模型预测控制技术易于增加约束并且对于非线性问题控制效果良好；它通过建立系统的离散预测模型，选择使代价函数最小的开关状态实现最优控制；因此，考虑三相并网逆变器的特点，模型预测控制愈发受到国内外学者的关注；广义模型预测控制和有限集模型预测控制是三相并网逆变器模型预测控制的两个组成部分。当由控制变量进行划分时，并网逆变器有限集模型预测控制可以分为模型预测电流控制(ModelPredictive Current Control，MPCC)和模型预测直接功率控制。

传统三相并网逆变器单矢量MPCC，就是在一个控制周期选择一个电压矢量使代价函数最小的开关状态进行输出，本文针对传统三相并网逆变器单矢量MPCC开关频率不固定以及输出电流谐波含量大的问题，提出了一种用于三相并网逆变器三矢量MPCC算法，实现固定开关频率，并减小输出电流谐波含量。

发明内容

本发明的目的是解决传统三相并网逆变器单矢量MPCC开关频率不固定以及输出电流谐波含量大的问题而提出的三相并网逆变器三矢量模型预测电流控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

三相并网逆变器三矢量模型预测电流控制方法，包括以下步骤；

S1、以电流控制为目标，在传统单矢量模型预测电流控制的基础上，在一个控制周期内选择三个电压矢量，在三电压矢量控制的一个周期中，既有电压矢量使电流增大，又有电压矢量使电流减小；

S2、在选定的控制中期内，对三个电压矢量的作用时间予以配置；

S3、由电路电压定律和Clarke变换，得到三相并网逆变器在αβ坐标系下的动态电流方程；

S4、根据S3中提到的三相并网逆变器在αβ坐标系下的动态电流方程分析得到αβ坐标系下瞬时电流的变化率；

S5、令输出电压矢量为零电压矢量，计算此时α、β轴对应的电流变化率，并根据零电压时的电流变化率计算得出有效电压矢量作用时的电流变化率；

S6、结合S4、S5中电流分析方法，计算得出三个电压矢量的作用时间；

S7、在三电压矢量的作用下，以逆变器输出电流跟踪误差最小为控制目标，根据DPWM0调制策略，构造新的代价函数，并将三个电压矢量按照无差拍电流预测式计算出每个电压矢量的作用时间后，根据代价函数触发脉冲，从而控制三相并网逆变器开关管的通断。

优选的，所述S3中三相并网逆变器在αβ坐标系下的动态电流方程为：