[发明专利]一种模块化多电平逆变器的预测控制方法

摘要

本发明公开了一种模块化多电平逆变器的预测控制方法，该控制方法在传统各子模块电容电压排序原理的基础上采用预测控制，预测控制具有跟踪速度快，谐波小，开关频率固定等优点。传统的调制方法需要将采样电流变换到dq坐标系下经过PI环节产生调制波，调制波经过与三角波比较形成SPWM调制波，完成这一过程需要大量的运算。而本发明提出的预测控制，运算量相对较小，而且具有跟踪快、谐波小、开关频率固定等优点。

主权项

一种模块化多电平逆变器的预测控制方法，其特征是：包括以下步骤：(1)对模块化多电平逆变器进行拓扑结构进行分析，建立拓扑模型；(2)利用拉格朗日二次插值预测电流信号；(3)考虑电阻的影响，利用后向差分，改写三相电压及电流变换到αβ坐标系下；即将上式中的分别用代替，其他参数不变，因此，可得到以下等式：uα*(k)=(L1+Larm2)iα(k)-iα(k-1)Ts+Riα(k)+uα(k)]]>uβ*(k)=(L1+Larm2)iβ(k)-iβ(k-1)Ts+Riβ(k)+uβ(k)]]>此处，为了得到和的大小所以上式中的k时刻替换成k+1时刻，应变成：uα*(k+1)=(L1+Larm2)iα(k+1)-iα(k)Ts+Riα(k+1)+uα(k+1)]]>uβ*(k+1)=(L1+Larm2)iβ(k+1)-iβ(k)Ts+Riβ(k+1)+uβ(k+1)]]>而此处，为了使电流为最终目标电流所以上式中的iα(k+1)、iβ(k+1)应变成i'α(k+1)、i'β(k+1)，由此可得：uα*(k+1)=(L1+Larm2)iα′(k+1)-iα(k)Ts+Riα′(k+1)+uα(k+1)]]>uβ*(k+1)=(L1+Larm2)iβ′(k+1)-iβ(k)Ts+Riβ′(k+1)+uβ(k+1)]]>i'α(k+1)＝3i'α(k)‑3i'α(k‑1)+i'α(k‑2)、i'β(k+1)＝3i'β(k)‑3i'β(k‑1)+i'β(k‑2)；i'α(k+1)、i'β(k+1)分别为αβ坐标系下对目标电流的预测值，i'α(k)、i'β(k)分别为k时刻在αβ坐标系下目标电流的大小，分别为αβ坐标系下k+1时刻的变换器输出未滤波的电压，uα(k+1)、uβ(k+1)分别为αβ坐标系下k+1时刻电网电压，iα(k)、iβ(k)分别为αβ坐标系下k时刻的电流值，L1为LLCL滤波器的等效电感大小，Larm为各相上下各桥臂中电感的大小，R为交流电网侧等效电阻大小；(4)进行二维向三维坐标的变换，将三相投入不同子模块的输出电压和与不同状态下ABC三相输出电压相比较，选择每相投入子模块数量；(5)应用半桥臂子模块电容电压均衡原理，根据电流处于充电还是放电模式，选择相应的子模块投入系统。