[发明专利]三电平SNPC变流器系统及两段式模型预测控制方法

权利要求书

1.一种三电平SNPC变流器的两段式模型预测控制方法，其特征在于，包括：

将采样得到的网侧电压和输出电流为输入信号，经模型预测控制算法处理后，预测出下一时刻的参考电压值；具体步骤包括：三相采样电流经Clark坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流值i_α(k)和i_β(k)；三相网侧采样电压经坐标变换，得到两相静止坐标系下的电压值e_α(k)和e_β(k)，并经拉格朗日外推法，得到电流值和

经离散化后的模型预测控制公式，计算得到预测的下一时刻的参考电压值和

所述离散化后的模型预测控制公式具体为：

其中，和分别为预测得到的下一时刻的参考电压值；i_α(k)和i_β(k)分别为两相静止坐标系下的电流值；

e_α(k+1)、e_β(k+1)分别为两相静止坐标系下的电网电压值，本系统采用RC滤波电路，R是滤波电阻值，L是滤波电感值，T_s是采样时间，分别是下一时刻的电流值；

基于双矢量进行两段式矢量调制，实时合成预测得到的参考电压值，输出PWM控制信号；

所述基于双矢量进行两段式矢量调制，实时合成预测得到的参考电压值，具体步骤为，选择与参考电压之间距离最短的点作为双矢量所合成的矢量，该点所在线段的端点即是所选中的两个矢量；虚拟中矢量由两个大矢量等时间作用合成，以消除中点电压震荡。

2.如权利要求1所述的三电平SNPC变流器的两段式模型预测控制方法，其特征在于，利用冗余小矢量对中性点电压波动的不同影响，调节中点电压平衡，具体为：

当V_pV_N时，选择正小矢量；当V_pV_N时，选择负小矢量。

3.一种用于权利要求1-2任一所述的三电平SNPC变流器的两段式模型预测控制方法的三电平SNPC变流器系统，其特征在于，包括公共模块和独立模块，所述公共模块包括串联连接的四个开关管，所述四个开关管的中点与直流侧电容中点连接；所述独立模块包括并联连接的三相桥臂，每相桥臂包括两个串联连接的开关管，各相桥臂中点经滤波器与交流负载连接。

4.如权利要求3所述的一种三电平SNPC变流器系统，其特征在于，通过不同的开关组合，所述公共模块通过直流电压源和电容器产生三种电平：0、其中，V_dc为直流电源的幅值；所述公共模块输出的正负两端的电压，连接到后面的独立模块上。

5.如权利要求3所述的一种三电平SNPC变流器系统，其特征在于，不同的开关组合与输出电压的关系具体为：

。

6.如权利要求3所述的一种三电平SNPC变流器系统，其特征在于，

记为P状态，电平0为O状态，为N状态；

在第1种开关组合下，逆变器的输出电压只会是P和O的组合，合成的只有小矢量和零矢量PPP，且对直流侧上端电容是放电作用，记为正小矢量；同理，在第4种开关组合下，逆变器的输出电压只会是N和O的组合，合成的只有小矢量和零矢量NNN，且对直流侧上端电容是充电作用，记为负小矢量；

在第2种开关组合下，逆变器的输出电压只会是P和N的组合，合成的只有大矢量；

在第3种开关组合下，逆变器的输出电压只有零矢量OOO。