[发明专利]一种电压浮动Z源逆变器控制方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种电压浮动Z源逆变器控制方法，包括：计算直流链电压控制下一时刻需要输出的调制度m_k+1和零矢量直通占空比d_0(k+1)；计算直流链电压参考量U_in*；计算电容电压参考值U_C*；与电容电压U_C做差后经过自抗扰控制器得到电感电流参考值I_L*；与电感电流实际值I_L做差后经过比例控制器得到零矢量直通占空比d₀；将m_k+1、d₀送入到PWM发生器得到控制器信号。本发明能够提高系统稳定性，对输入和负载扰动具有良好的抑制能力，具有较强的鲁棒性和抗扰性能，效率高，并且具有算法简单，易于工程实现的优点。

技术领域

本发明涉及Z源逆变器的控制技术，具体涉及一种电压浮动Z源逆变器控制方法、系统及介质，用于控制浮动的Z源逆变器直流链电压，以扩大逆变器的输出电压范围、提高系统效率，并且当输入电压变化时根据需要可稳定逆变器输出。

背景技术

对光伏并网系统而言，由于受外部环境的影响，光伏电池的输出特性会有较大的变化，此时又要保证逆变器输出电压稳定。而Z源逆变器可在较大的电压和频率范围内，高效、稳定地提供电能。为了降低系统运行中电压应力，提高电压利用率，设计一种新的Z源逆变器直流链电压控制策略很有必要。

对高速永磁电机而言，它在运行时，转速范围和电压范围都很大，因此对供电装置有很高要求。同时当电机进入弱磁区时，电机易失稳，引起故障，损坏设备。Z源逆变器可以提高电压范围，扩大电机的工作范围，在一定程度上避免电机进入弱磁区。但是在驱动高速电机时，传统的Z源逆变器控制系统不能满足高速电机在宽调速比和多工况下运行的要求。

Z源逆变器通过在直流电源和全桥逆变器之间插入一个X型的阻抗网络，实现了更大范围的输出电压和频率，突破调制度对输出电压的限制。但在交流电机调速系统中应用时，直流链电压和输出电压由直通占空比和调制度控制分别控制，电机的控制与直流链电压的控制是独立控制的。这使得系统的稳定性和效率无法得到保证。

Z源逆变器供电下的高速永磁电机调速系统需要在运行中，保持稳定并具有合理的电压利用率和效率。这种稳定性和高效的需求不仅体现在稳态上，同时也要体现在电机运行的动态过程中。因此需要设计一种协调直通占空比和调制度两个变量，优化直流链电压运行轨迹，实现宽范围内的优化控制的方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种电压浮动Z源逆变器控制方法，本发明根据电机运行状态与输出需求，实时地对直流链电压进行控制，使得Z源逆变器的稳定性与效率得到保证。本发明通过逆变输出电压的给定，结合逆变器实时的输出状态，经计算得到最优的直流链电压的参考值；根据直流链电压的参考值，采用电容电压推算直流链电压的间接控制方式，并采用自抗扰控制器以保证直流链电压的跟随性能，保证控制策略被正确、有效的实施。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种电压浮动Z源逆变器控制方法，包括：

1)获取旋转坐标系下的参考电压u_d^*和u_q^*，将逆变器输出的三相电压转换为旋转坐标系下的电压值u_α和u_β，测量Z源逆变器的输出电压U_in；