本技术公开了一种基于预测控制的三电平逆变器输出电流与中点电位协同优化方法,包括:1建立NPC型三电平逆变器在离散系统中的预测模型,用于预测中点电位偏移量与输出电压;2确定输出电压预测值所在扇区后,采用双矢量调制策略,每控制周期仅需经历4次滚动寻优计算即可确定双矢量开关切换序列,确保开关频率恒定并大幅降低计算量,消除传统单矢量模型预测对高采样频率的依赖性;3直接通过调节冗余小矢量作用时间,实现中点电位均衡控制。本发明通过双矢量调制策略,实现开关频率恒定,并统一优化输出电流谐波、中点电位均衡两个控制目标,以增强系统的动态响应速度和稳态控制精度,从而能提升整体性能。
背景技术
随着控制理论与软硬件技术的发展,有限集模型预测技术(finite control setmode predictive control,FCS-MPC)在大功率并网技术中的应用受到了越来越多的关注。传统的FCS-MPC将逆变器的离散特性和非线性都包含在内,无需调制单元,通过权重因子实现多控制目标协同优化控制,其核心在于计算不同开关状态对应控制变量的预测值,并依靠价值函数来精确评估控制变量指令值与预测值之间的误差,最终选取使价值函数绝对值最小的一组开关状态作为控制器在一个控制周期内的输出,使得系统具备较强的鲁棒性与动态响应能力。然而其每个控制周期需要通过枚举法对27组开关状态进行滚动寻优计算来确定最优开关状态,运算量会显著增大。并且为实现多目标协同控制需要在价值函数中引入权重因子,权重因子一般通过试凑法得到,但由于不同控制目标间存在耦合效应,会使得权重因子难以整定。此外每个控制周期仅基于当前系统状态并利用模型预测独立地选取最优开关状态,忽略了不同控制周期之间开关状态选取的连续性和关联性,导致逆变器的开关频率不固定,电流谐波含量增高,进而增大了滤波器设计的难度。为确保系统的动态性能和稳定性,通常需要较高的采样频率,但大功率并网逆变器中,逆变器效率与开关损耗密切相关,在单加载模式下,采样频率通常等同于开关频率。因此,提高逆变器运行效率,需要降低开关频率以减小能量损耗,而增强系统的稳定性又需要固定开关频率,这在一定程度上限制了FCS-MPC的应用范围。 综上所述,虽然FCS-MPC在大功率并网技术中具有显著优势,但其面临的难题仍需进一步研究和解决。
实现思路