一种三电平逆变器的控制方法、装置、设备、及存储介质与流程

本发明涉及逆变器控制技术领域，具体而言，涉及一种多电平逆变器及其谐波消除方法、装置、存储介质。

背景技术：

逆变器是把直流电能(电池、蓄电瓶)转变成定频定压或调频调压交流电。其中，多电平逆变器在高压电动机调速上具有广泛的应用。但是多电平逆变器在调制过程中会产生谐波污染，为了得到稳定可靠的交流电，研究如何抑制和消除逆变器转换过程中的有害谐波显得意义重大。

目前普遍采用特定谐波消除脉冲宽度调制(shepwm)进行调制，其相比于正弦脉宽调制(spwm)和空间矢量脉宽调制(svpwm)，具有开关损耗小的、输出电压质量好等一系列优点。

但是，由于建立的shepwm方程组是一种非线性超越方程，无法通过手动或直接的编程函数来求解。目前最常见的求解方法有牛顿-拉夫森(n-r)法、walsh函数法block-pulse函数法等，这些方法都具有解决该问题的局限性。n-r方法需要初值猜测，对于发散问题无法提供最佳解决方案。walsh函数和block-pulse函数只能求解线性方程组，在非线性超越方程组的情况下，很难找到好的结果。因此，在先技术中难以找到shepwm方程组的适当的解。

技术实现要素：

本发明提供了一种三电平逆变器的控制方法、装置、设备、及存储介质，以改善相关技术中的在先技术中难以找到shepwm方程组的适当的解问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种三电平逆变器的控制方法，其包含如下步骤：

s101、获取用于求解三电平shepwm开关角的方程组；

s102、构建改进的粒子群模型；其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；

s103、根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平shepwm的开关角；

s104、根据所述三电平shepwm的开关角驱动所述三电平逆变器。

可选地，在四分之一周期对称的单极性输出电压的情况下，所述方程组的表达式为：

其中，b1为基波的幅值，bn为谐波的幅值，n为谐波次数，udc为直流母线电压，n为四分之一周期内的开关角数量，αk为n个开关角中的第k个开关角；m为调制系数。

可选地，所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k是迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，pbesti^k是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，gbesti^k是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。

可选地，在迭代过程中，所述变异随机数r2的更新方程为：

其中，是r2的共轭，r1是均匀随机数，pbesti^k迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置。

可选地，根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平shepwm的开关角，具体为：

将所述方程组输入所述改进的粒子群模型，以获得迭代方程：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k为迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αi^k是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为最终权重，ωmin为初始权重，k为迭代的次数，itermax是迭代总数。

可选地，根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平shepwm的开关角，还包括：

初始化粒子群参数；其中，粒子群参数包括：惯性加权因子ω^k，加速度因子c1和c2，均匀随机数r1，变异随机数r2，搜索上下限、最大速度与最小速度；

计算粒子适应值，并更新极值和其中，是迭代k次时开关角的最佳值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值

根据所述迭代方程更新粒子的速度和位置；

判断迭代过程是否满足预设条件；

当满足预设条件时停止迭代，并剔除不满足目标方程的解，以获得所述三电平shepwm的开关角；否则，继续迭代计算。

第二方面，本发明实施例提供一种三电平逆变器的控制装置，其包括：

方程组获取模块，用于获取用于求解三电平shepwm开关角的方程组；

粒子群模型构建模块，用于构建改进的粒子群模型；其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索；

求解模型，用于根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平shepwm的开关角

驱动模型，用于根据所述三电平shepwm的开关角驱动所述三电平逆变器。

可选地，在四分之一周期对称的单极性输出电压的情况下，所述方程组的表达式为：

其中，b1为基波的幅值，bn为谐波的幅值，n为谐波次数，udc为直流母线电压，n为四分之一周期内的开关角数量，αk为n个开关角中的第k个开关角；m为调制系数。

可选地，所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k是迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，pbesti^k是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，gbesti^k是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。

可选地，在迭代过程中，所述变异随机数r2的更新方程为：

其中，是r2的共轭，r1是均匀随机数，pbesti^k迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置。

可选地，所述求解模型包括：

迭代方程构建单元，用于将所述方程组输入所述改进的粒子群模型，以获得迭代方程：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k为迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αi^k是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为最终权重，ωmin为初始权重，k为迭代的次数，itermax是迭代总数。

初始化单元，用于初始化粒子群参数；其中，粒子群参数包括：惯性加权因子ω^k，加速度因子c1和c2，均匀随机数r1，变异随机数r2，搜索上下限、最大速度与最小速度；

第一更新单元，用于计算粒子适应值，并更新极值和其中，是迭代k次时开关角的最佳值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值

第二更新单元，用于根据所述迭代方程更新粒子的速度和位置；

判断单元，用于判断迭代过程是否满足预设条件；

开关角获取单元，用于当满足预设条件时停止迭代，并剔除不满足目标方程的解，以获得所述三电平shepwm的开关角；否则，继续迭代计算。

第三方面，本发明实施例提供一种三电平逆变器的控制设备，其包括处理器、存储器，以及存储在所述存储器内的计算机程序；所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述任一段所述的三电平逆变器的控制方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一段所述的三电平逆变器的控制方法。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

本发明提供一种多电平逆变器及其谐波消除方法、装置、存储介质。通过采用了非线性时变权重的惯性加权因子和对影响全局最优解的随机数进行了变异的改进的粒子群模型，对shepwm开关角的方程组进行求解。使用改进的粒子群优化(pso)算能够精确地求解目标方程，消除特定的谐波并实现输出电流，从而使总谐波畸变率降低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明第一实施例提供的一种三电平逆变器的控制方法的流程示意图。

图2是本发明第一实施例提供的三电平逆变器的拓扑结构的结构示意图。

图3是本发明第一实施例提供的奇数开关角情况下电机单相电压的波形图。

图4是本发明第一实施例提供的偶数开关角情况下电机单相电压的波形图。

图5是本发明第一实施例提供的sigmoid基本函数示意图。

图6是本发明第一实施例提供的粒子群算法流程图。

图7是本发明第一实施例提供的三电平逆变器的pmsm控制系统原理图。

图8是本发明第二实施例提供的一种多电平逆变器及其谐波消除装置的结构示意图。

具体实施方式

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。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些内容以外的顺序实施。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一：

请参阅图1，本发明实施例提供了一种三电平逆变器的控制方法。其可由三电平逆变器的控制设备(以下简称控制设备)来执行。特别的，由控制设备内的一个或者多个处理器来执行，以实现如下步骤：

s101、获取用于求解三电平shepwm开关角的方程组。

首先，需要说明的是，本发明的三电平逆变器的控制方法适用于中电钳位三电平逆变器。因此，需要建立该拓扑与控制系统各个驱动桥臂开关状态的数学关系。

如图2所示，是三电平二极管钳位型逆变器的拓扑结构，其中有dc是直流电源，c1、c2是两个相同的电容，以便使电容两端电压相等；sa1、sa2、sa3、sa4为开关器件，d1、d2为钳位二极管,它们的作用是把a相桥臂上和其相连的连接点的电位钳到“0”位。sa1、sa2、sa3、sa4和d1、d2组成了三相逆变器的a相桥臂。同理，sb1、sb2、sb3、sb4和d3、d4组成了b相桥臂sc1、sc2、sc3、sc4和d5、d6组成了c相桥臂。

三相输出相电压可以表示为：

其中，sx(x＝a,b,c)表示各相的开关变量；uao为a相电压；ubo为b相电压；uco为c相电压。

三相输出线电压分别为：

其中，sx(x＝a,b,c)表示各相的开关变量；uab为ab相线电压；ubc为bc相线电压；uca为ca相线电压。

即：

逆变器三相对中点的相电压可求得：

且:

uan+ubn+ucn＝0

线电压可由上式计算得：

三电平逆变器的开关控制基本原则如下：对应于a,b或c相的三种状态，为了保证每次输出状态变化过程中状态改变功率器件最少，应使每相电位不在p(udc/2)和n(-udc/2)之间直接变化，而应通过中性点电位过渡(从p变o再由o变n或者从n变o再有o变成p)，其通态特点是每相总是相邻的两个功率器件导通,其它两个器件关断，进而得到不同导通状态组合及相应的输出电压。

二极管箝位型输出电压与开关状态之间的关系可以表示如下，si表示某一开关状态

因此，相电压ui可以定义为

其中ua，ub和uc代表逆变器的三相输出电压的状态，而udc是直流母线电压。

用shepwm控制的逆变器，其输出波形可以被分为两大类：关于1/4周期对称和半周期对称。1/4周期对称波形的特点为：正负两个半周期的波形镜像对称，正半周期内以π/2为轴，负半周期内以3π/2为轴分别对称。而半周期对称的特点为正半周期和负半周期关于中点对称，而两个半周期内波形均不对称。

为了尽可能地消除逆变器输出相电压/电流的低次谐波，本发明优选适用于针对逆变器输出相电压波形具有半波奇对称、1/4周期偶对称的shepwm调制方式。

二极管钳位式(npc)三电平逆变器的主电路结构图如图2所示，其输出相电压的波形分为单极性和双极性两种。因三电平逆变器输出有三种电平状态(p,o,n)，故本发明优选适用于单极性调制。

以二极管钳位式(npc)三电平逆变器的a相上的上下桥臂的一个基波周期为例。图3和图4给出了单极性调制包含n个开关角(图3开关角n为奇数，图4中开关角为偶数)的a相输出电压波形。

根据狄利克雷(dirichlet)定理，uao的傅里叶(fourier)级数可表示为

其中：

单相输出电压波形u(ωt)关于π/2、3π/2点偶对称。在[0，2π]内关于π点奇对称，所以输出电压波形u(ωt)满足如式两个公式

u(ωt)＝-u(ωt+π)(式4)

u(ωt)＝u(ωt-π)(式5)

将式1和式5代入到式6中(由于相电压波形的对称性，偶次项之间相互抵消，因此只含有奇次正弦项谐波)。

其中，vref是使用闭环控制策略预期向量的幅值，udc是直流母线电压。

可得：

an＝0,n＝0,1,2,3,…(式7)

其中，udc为直流侧电压，n为1/4周期内设置的开关数。

对于三电平逆变器给对称三相负载供电的系统，由于shepwm的特性，偶次谐波、三次谐波可被认为已消除，因此重点要消除谐波次数为5，7，11，13，…，6k-1，6k+1(k＝l，2，…)，…，h。h为能够消除的最高次谐波，若n为偶数，那么h＝3n-1，π/2处相电压为0；若n为奇数，那么h＝3n-2，在π/2处相电压为udc/2。设调制比为:

令α＝[α1,α2,α3,…,αn]^t，为消除n次谐波，可以列出求解三电平shepwm开关角的方程组如下:

其中，b1为基波的幅值，bn为谐波的幅值，n为谐波次数，udc为直流母线电压，n为四分之一周期内的开关角数量，αk为n个开关角中的第k个开关角。m为调制系数。

其次，需要说明的是，三电平逆变器能够用于为永磁同步电机供电，以驱动永磁同步电机运转。因此还需要建立永磁同步电机控制系统的数学模型，以明确各个系统变量在控制系统中的作用。

根据永磁同步电机的基本结构，基于两相旋转坐标系(d-q轴)建立用词同步电机的数学模型。所述数学模型包括：

电压模型：

其中，ud为直轴定子电压，uq为电压，rs为定子电阻，id为直轴定子电流，iq为交轴定子电流，ψd为直轴定子磁链矢量，ψq为交轴定子磁链矢量，ω为电角速度；

磁链模型：

其中，ψf代表永磁体磁链；ld为直轴电感分量；lq为交轴电感分量；id为直轴定子电流；iq为交轴定子电流；ψd为直轴定子磁链矢量；ψq为交轴定子磁链矢量；

电磁转矩模型：

其中，te为电磁转矩，单位为n·m；np为电机极对数，ψf代表永磁体磁链；ld为直轴电感分量；lq为交轴电感分量，id为直轴定子电流；iq为交轴定子电流；ψd为直轴定子磁链矢量；ψq为交轴定子磁链矢量。

运动模型：

其中，tl为负载转矩，单位为n·m；为阻尼系数b，j为转动惯量，ωr电机的电角速度。

将永磁同步电机q轴电流的参考值设置为零，并pi控制器使其保持在零点附近，此时is＝isq，磁链矢量由定子电流is产生，其方向与q轴相同，永磁体产生的磁链矢量与d轴方向相同，定子电流产生的磁链矢量与永磁体产生的磁链矢量具有正交性，则pmsm的转矩方程可简化为：

其中，te为电磁转矩，单位为n·m；np为电机极对数，ψf代表永磁体磁链；iq为交轴定子电流。

s102、构建改进的粒子群模型。其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索。

具体地，在标准粒子群优化算法中，粒子群优化算法的解决方案是逐渐失去多样性的过程，粒子继续跟踪全局最优值使得粒子群优化算法在演化过程中表现出强烈的收敛性。当粒子达到局部最优值时，w×ν确定粒子速度的更新。因此，惯性加权因子在粒子群更新速度中起着重要作用，反过来又会影响粒子群的多样性。

在本实施例中，惯性加权因子(惯性权重)使用非线性时变权重，同时对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索，改善了群体中粒子间信息的交互传递。增加群体的多样性。

如图5所示，在由时变sigmoid函数形成的非线性时变权重中，非线性时变权重在开始时很小，因此在初始搜索过程中可以保持改进的粒子群优化模型的先前速度以探索整个解空间，避免粒子被吸引到局部优化并保证更新方向的正确性。随着迭代次数的增加，大非线性时变权重被用于更有效地获得全局最优粒子群，当权重达到最大值时，函数逐渐变得饱和。

时变sigmoid函数的非线性时变权重表达式如下：

其中，χ是均匀分布的随机变量，a是收缩因子μ＝0.01×itermax，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，iter是迭代次数，itermax是迭代总数。

影响全局最优解随机数的变异操作的表达式如下：

根据非线性时变权和变异的影响全局最优解随机数构建改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程。

所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，是r2的共轭，vi是第i个粒子的速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k是迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，pbesti^k是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，gbesti^k是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。

s103、根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平shepwm的开关角。

具体地，在基本粒子群优化算法中，粒子群由第n个粒子组成，每个粒子的位置代表d维空间中的潜在解。在粒子群优化算法中，最佳解决方案取决于gbest和pbest。gbest被称为全局最优，pbest被称为个体最优。每次粒子都可以更新，以定义关于位置和速度矢量的可能解决方案。

需要说明的是，由于建立的shepwm方程组是一种非线性超越方程，无法通过手动或直接的编程函数来求解。

优选地，当开关角的数量为5时，能够满足实际应用的精度。当以开关角为的数量为5作为最高次开关角数以应用于实际三电平控制系统。将开关角的个数n分别等于5、4、3、2、1代入式(式10)可得:

由上式可得，理想状况下n个开关角的shepwm可以消除n-1次特定次数谐波；三电平shepwm的消谐效果很大程度上取决于对上式角度的计算精度，因此对开关角的求解就成为了最为关键的一环。

具体地，对式13作适当变换即可得到如下需要求解的方程组：

将式18代入式11中，以获得关于开关角α的改进的粒子群优化算法的迭代方程：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k为迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αi^k是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为最终权重，ωmin为初始权重，k为迭代的次数，itermax是迭代总数。

当开关角数量n为5时，粒子群算法的目标函数见下式，

0剟α1<α2<…<α5π/2

通过寻求目标函数并满足约束条件,则可以得到合适的解集。

具体地，如图6所示，在本实施例中，改进的粒子群优化算法涉及的步骤如下：

s1、初始化粒子群参数。其中，粒子群参数包括：惯性加权因子ω^k，加速度因子c1和c2，均匀随机数r1，变异随机数r2，搜索上下限、最大速度与最小速度。

s2、计算粒子适应值，并更新极值和其中，是迭代k次时开关角的最佳值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值

s3、根据所述迭代方程(即公式19)更新粒子的速度和位置。

s4、判断迭代过程是否满足预设条件。

s5、当满足预设条件时停止迭代，并剔除不满足目标方程的解，以获得所述三电平shepwm的开关角。否则，返回s2继续迭代计算。

s104、根据所述三电平shepwm的开关角驱动所述三电平逆变器。

如图7所示，是三电平逆变器的pmsm控制系统原理图。其中，三电平spwm+shepw发生器能够根据本实施例的控制方法求解出三电平shepwm的开关角，并将其输入到三电平逆变器中，以实现谐波的消除并实现输出电流，从而使总谐波畸变率降低。

实施例二

本发明实施例提供一种三电平逆变器的控制装置，其包括：

方程组获取模块110，用于获取用于求解三电平shepwm开关角的方程组。

粒子群模型构建模块120，用于构建改进的粒子群模型。其中，所述改进的粒子群模型的惯性加权因子采用了非线性时变权重，且对其影响全局最优解的随机数进行了变异，以平衡局部搜索和全局搜索。

求解模型130，用于根据所述改进的粒子群模型对所述方程组进行求解，以获得所述三电平shepwm的开关角

驱动模型140，用于根据所述三电平shepwm的开关角驱动所述三电平逆变器。

可选地，在四分之一周期对称的单极性输出电压的情况下，所述方程组的表达式为：

其中，b1为基波的幅值，bn为谐波的幅值，n为谐波次数，udc为直流母线电压，n为四分之一周期内的开关角数量，αk为n个开关角中的第k个开关角。m为调制系数。

可选地，所述改进的粒子群模型的每个粒子的速度和位置更新方程如下：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k是迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，pbesti^k是迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置，gbesti^k是迭代k次时当前分组的最佳位置，是迭代k+1时粒子i的位置，ωmin为初始权重，ωmax为最终权重，itermax是迭代总数。

可选地，在迭代过程中，所述变异随机数r2的更新方程为：

其中，是r2的共轭，r1是均匀随机数，pbesti^k迭代k次时粒子i的最佳位置，是迭代k次时粒子i的位置。

可选地，所述求解模型包括：

迭代方程构建单元，用于将所述方程组输入所述改进的粒子群模型，以获得迭代方程：

其中，r1是均匀随机数，r2是变异随机数，vi是第i个粒子的速度即第i组开关角的运动速度，vi^k+1是迭代k+1次时粒子的速度，ω^k是迭代k次时的惯性加权因子，vi^k为迭代k次时粒子的速度，c1和c2是加速度因子，是迭代k次时开关角的最佳值，αi^k是迭代k次时开关角的值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值，迭代k+1时开关角的位置,ωmax为最终权重，ωmin为初始权重，k为迭代的次数，itermax是迭代总数。

初始化单元，用于初始化粒子群参数。其中，粒子群参数包括：惯性加权因子ω^k，加速度因子c1和c2，均匀随机数r1，变异随机数r2，搜索上下限、最大速度与最小速度。

第一更新单元，用于计算粒子适应值，并更新极值和其中，是迭代k次时开关角的最佳值，是迭代k次时当前分组的开关角的最佳值

第二更新单元，用于根据所述迭代方程更新粒子的速度和位置。

判断单元，用于判断迭代过程是否满足预设条件。

开关角获取单元，用于当满足预设条件时停止迭代，并剔除不满足目标方程的解，以获得所述三电平shepwm的开关角。否则，继续迭代计算。

实施例三

本发明实施例提供一种三电平逆变器的控制设备，其包括处理器、存储器，以及存储在所述存储器内的计算机程序。所述计算机程序能够被所述处理器执行，以实现如上述任一段所述的三电平逆变器的控制方法。

实施例四

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一段所述的三电平逆变器的控制方法。

在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备100，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。