一种有限开关状态模型预测控制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模型预测控制技术领域，更具体的说，是涉及一种有限开关状态模型 预测控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着DSP(DigitalSignalProcessing，数字信号处理）和FPGA(Field- ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列）技术的发展，有限开关状态模型预测控 制在电力电子变换器方面得到了广泛的应用。
[0003] 有限开关状态模型预测控制用一个目标函数对每一种行为（电力电子开关组合） 预测结果进行评估，选择能满足目标函数最小的开关组合来实现对电力电子变换器的控 制。
[0004] 在有限开关状态模型预测控制的目标函数增加不同项，可以实现不同的控制目 标。如在目标函数中增加离散化数字滤波器，使输出电流频谱集中于设定频率处，对输出电 流开关频率固定起到了一定的作用；在目标函数中加入开关状态变化次数的约束条件，减 小开关频率、降低了开关损耗；将共模电压的计算公式添加在目标函数中，达到了对共模电 压的抑制作用。
[0005] 由于有限开关状态没有PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）控制模块 和控制灵活等特点，近年来在多相多电平逆变器（如三相三电平、三相四电平等）大功率变 流器（几百KW以上，如风力发电等）得到广泛的应用。
[0006] 对于大功率变流器，开关损耗是大功率变流器的主要损耗。在不影响输出电压和 输出电流质量，减少开关损耗是有限开关状态模型预测控制在大功率变流器应用的关键。
[0007] 但是，现有技术中，针对多电平三相并网逆变器，并不存在一种有限开关状态模型 预测控制方法能够有效减少其开关损耗。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明提供了一种有限开关状态模型预测控制方法及装置，以克服现 有技术中由于不存在一种有限开关状态模型预测控制方法能够有效减少多电平三相并网 逆变器的开关损耗问题。
[0009] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0010] -种有限开关状态模型预测控制方法，应用于多电平三相并网逆变器，所述方法 包括：
[0011] 计算所述多电平三相并网逆变器的三相输出电流；
[0012] 根据所述三相输出电流计算所述多电平三相并网逆变器的三相输出参考电压；
[0013] 比较所述三相输出电流中最大值的绝对值是否大于所述三相输出电流中最小值 的绝对值；
[0014] 如果大于，则将所述输出参考电压中最大值对应的相与所述多电平三相并网逆变 器的直流母线正极相连；
[0015] 如果不大于，则将所述输出参考电压中最小值对应的相与所述多电平三相并网逆 变器的直流母线负极相连。
[0016] 优选的，在所述比较所述三相输出电流中最大值的绝对值是否大于所述三相输出 电流中最小值的绝对值之前，所述方法还包括：
[0017] 确定所述三相输出电流中的最大值、最小值以及中间值；
[0018] 确定所述三相输出参考电压中的最大值、最小值以及中间值。
[0019] 优选的，所述根据所述三相输出电流计算所述多电平三相并网逆变器的三相输出 参考电压的过程包括：
[0020] 根据所述三相输出电流计算所述多电平三相并网逆变器的三相输出参考电流；
[0021] 根据所述三相输出参考电流计算所述多电平三相并网逆变器的三相输出参考电 压。
[0022] -种有限开关状态模型预测控制装置，应用于多电平三相并网逆变器，所述装置 包括：
[0023] 第一计算单元，用于计算所述多电平三相并网逆变器的三相输出电流；
[0024] 第二计算单元，用于根据所述三相输出电流计算所述多电平三相并网逆变器的三 相输出参考电压；
[0025] 比较单元，用于比较所述三相输出电流中最大值的绝对值是否大于所述三相输出 电流中最小值的绝对值；
[0026] 处理单元，用于当所述比较单元输出为大于时，则将所述输出参考电压中最大值 对应的相与所述多电平三相并网逆变器的直流母线正极相连；当所述比较单元输出为不大 于时，则将所述输出参考电压中最小值对应的相与所述多电平三相并网逆变器的直流母线 负极相连。
[0027] 优选的，所述装置还包括：
[0028] 确定单元，用于在所述比较所述三相输出电流中最大值的绝对值是否大于所述三 相输出电流中最小值的绝对值之前，确定所述三相输出电流中的最大值、最小值以及中间 值；确定所述三相输出参考电压中的最大值、最小值以及中间值。
[0029] 优选的，所述第二计算单元具体包括：
[0030] 第一计算子单元，用于根据所述三相输出电流计算所述多电平三相并网逆变器的 三相输出参考电流；
[0031] 第二计算子单元，用于根据所述三相输出参考电流计算所述多电平三相并网逆变 器的三相输出参考电压。
[0032] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种有限开关状态模 型预测控制方法，应用于多电平三相并网逆变器，当所述逆变器的三相输出电流中最大值 的绝对值大于最小值的绝对值时，将所述输出参考电压中最大值对应的相与所述逆变器的 直流母线正极相连，当所述逆变器的三相输出电流中最大值的绝对值不大于最小值的绝对 值时，将所述输出参考电压中最小值对应的相与所述逆变器的直流母线负极相连，以保证 在逆变器输出电流的最大或最小这一段时间逆变器停止开通或关断，这样大大减少了逆变 器的开关损耗，提高逆变器的效率。本发明还公开了一种与上述方法对应的有限开关状态 模型预测控制装置。
【附图说明】
[0033] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0034] 图1为本发明公开的一种有限开关状态模型预测控制方法实施例1流程示意图；
[0035] 图2为本发明公开的一种二极管钳位型三电平三相并网逆变发电系统的结构示 意图；
[0036] 图3为本发明公开的二极管钳位型三电平三相并网逆变器电压空间矢量示意图；
[0037] 图4为本发明公开的减少逆变器开关损耗的有限开关状态模型预测控制策略示 意图；
[0038] 图5为本发明公开的一种有限开关状态模型预测控制装置实施例1结构示意图。
【具体实施方式】
[0039] 为下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基 于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040] 本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第二"等是用于区别 类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情 况下可以互换，这仅仅是描述本发明的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分 方式。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以 便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清 楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。
[0041] 由【背景技术】可知，现有技术中，针对多电平三相并网逆变器，并不存在一种有限开 关状态模型预测控制方法能够有效减少其开关损耗。
[0042] 为此，本发明公开了一种有限开关状态模型预测控制方法，应用于多电平三相并 网逆变器，当所述逆变器的三相输出电流中最大值的绝对值大于最小值的绝对值时，将所 述输出参考电压中最大值对应的相与所述逆变器的直流母线正极相连，当所述逆变器的三 相输出电流中最大值的绝对值不大于最小值的绝对值时，将所述输出参考电压中最小值对 应的相与所述逆变器的直流母线负极相连，以保证在逆变器输出电流的最大或最小这一段 时间逆变器停止开通或关断，这样大大减少了逆变器的开关损耗，提高逆变器的效率。本发 明还公开了一种与上述方法对应的有限开关状态模型预测控制装置。
[0043] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0044] 请参阅附图1，为本发明公开的一种有限开关状态模型预测控制方法实施例1流 程示意图，该方法应用于多电平三相并网逆变器（如二极管钳位型三电平三相并网逆变 器）