一种无差拍定频模型预测控制方法、装置及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无差拍定频模型预测控制方法、装置及系统，属于光伏发电变流控制技术领域，其中该方法包括推算获得k+1时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电流和的值；计算获得k时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电压和根据参考电压矢量所处扇区，将围成参考电压矢量所处扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量，将零矢量作为第三作用矢量；计算获得第一作用矢量的作用时间t1、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间t0。本发明结合了模型预测和无差拍控制的优点，将逆变器输出电压、电流频谱集中在开关频率的整数倍，有利于输出滤波器的设计。
【专利说明】
一种无差拍定频模型预测控制方法、装置及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及光伏发电变流控制技术领域，具体涉及一种无差拍定频模型预测控制 方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展和环境的日益污染，人类对可再生能源的需求日益增大。目 前，可再生能源的开发和利用得到各国政府的重视。在可再生能源开发和利用中，逆变器作 为可再生能源发电（风力发电、太阳能发电等)与电网或负载连接的桥梁，是可再生能源发 电的核心，其性能直接影响整个可再生能源发电系统。对于三相电压型逆变器的控制，常规 方法有旋转坐标系下的比例积分控制、静止坐标系下准谐振控制、电流滞环控制、无差拍控 制等。但旋转坐标系下的比例积分控制方法和静止坐标系下准谐振控制方法存在逆变器的 性能与控制器的参数相关等不足。而比例积分控制参数和准谐振控制参数的选择与设计者 的经验相关，其参数的选择要经过大量的实验。电压型逆变器的电流滞环控制简单以及系 统有很好的动态性能，但逆变器输出电压、电流频谱比较分散，不利于输出滤波器的设计。 无差拍控制逆变器有很好的动态性能。但系统对滤波参数比较敏感，鲁棒性比较差。
[0003] 近年来，随着微电子技术和数字信号处理器的发展，模型预测控制在电力电子变 换器得到了广泛的应用。电力电子变换器或电机驱动器可以定义为怎样去选择合适的门极 驱动控制信号S(t)，使控制系统的变量x(t)尽量去接近所希望的参考变量f(t)。假定系统 的采样周期为T s，系统变量x(t)在tk时刻值为x(tk)。若系统存在η个控制行为，且η有限。模 型预测控制充分利用电力电子变换器的离散化特点，充分考虑到电力电子变换器的有限种 开关状态（电力电子变换器具有特定种类的开关组合）。模型预测控制用一个目标函数对每 一种行为（电力电子变换器的开关组合)预测结果进行在线评估，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。如智利Rodriguez R教授将模型预测控制应 用于两电平并网逆变器、多电平并网逆变器、交流电机控制、不间断电源(UPS)、矩阵式变换 等，取得很好静、动态性能。模型预测控制最大的不足逆变器输出电压、电流频谱比较分散， 逆变器滤波器的设计困难。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明实施例要解决的技术问题在于目前模型预测控制方法的逆变器输出 电压、电流频谱比较分散，输出滤波器的设计困难。
[0005] 为此，本发明实施例的一种无差拍定频模型预测控制方法，包括以下步骤：
[0006] 推算获得k+Ι时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电流ζ沃+ 1)和?(Α： + 1) 的值；
[0007] 根据公式
，计算获得k时刻三相电压型逆变器α β坐标系下输出参考电压~(7?)和?.?ρ(Α：)，其中，ia(k)和ip(k)分别为k时刻三相电压型逆变 器输出电流在αβ坐标系下的α、β分量，R为负载电阻，Ts为米样周期，L为滤波电感值；
[0008] 根据参考电压矢量
1所处扇区，将围成参考电压矢量 所处扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量，将零矢量作为第三作用矢 量，其中，根据三相电压型逆变器输出的开关组合获得将邱平面划分出扇区的电压空间矢 量，电压空间矢量包括电压矢量和零矢量；
[0009] 根据公另
，计算获得第一作用矢量的作 用时间t i、第二作用矢量的作用时间12和第三作用矢量的作用时间t 〇，其 中，gl、g：^PgQ分别为第一作用矢量、第二作用矢量和第三作用矢量对应的目标函数值，
其中，Uccm(k)和Ufim(k)分别为k时刻第m 作用矢量在αβ坐标系下的α、β分量，m = 0，1，2。
[0010] 优选地，所述输出参考电流ζ(Α + 1)和?^τ + Ι)通过线性插值定理推算获得，计算公 式如下：
[0011]
分 另IJ为k时刻、k-ι时刻和k-2时刻的输出参考电流。
[0012] 优选地，所述电压空间矢量为将αβ平面划分出六扇区的电压空间矢量，包括电压 矢量Un和零矢量UQ、U7，n=l，2,…，6;
[0013]
[0014] 其中，心和咖分别为电压矢量11"在<^坐标系下的α、β分量，Vdc为直流母线电压，
为变换矩阵：
，Sa、Sb和S。分别表示a、b和c相的 开关状态。
[0015] 优选地，所述推算获得k+1时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电流 ζ 〇 +1)和《〇 + ])的值的步骤之前，还包括以下步骤：
[0016] 获取k时刻三相电压型逆变器在三相静止abc坐标系下的输出电流；
[0017] 将三相静止abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α分量ia(k)和β分量ie (k) 〇
[0018] 本发明实施例的一种无差拍定频模型预测控制装置，包括：
[0019] 第一计算单元，用于推算获得k+Ι时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电 流/> + 1)和+ 的值；
[0020] 第二计算单元，用于根据公式
|计算获得k时刻 三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电压和其中，ia(k)和ifi(k)分别为k 时刻三相电压型逆变器输出电流在邱坐标系下的α、β分量，R为负载电阻，Ts为采样周期，L 为滤波电感值；
[0021] 作用矢量确定单元，用于根据参考电压矢量
所处扇 区，将围成参考电压矢量所处扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量，将 零矢量作为第三作用矢量，其中，根据三相电压型逆变器输出的开关组合获得将αβ平面划 分出扇区的电压空间矢量，电压空间矢量包括电压矢量和零矢量；
[0022] 作用时间获得单元，用于根据公式
，计算 获得第一作用矢量的作用时间^、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间 to,其中，分别为第一作用矢量、第二作用矢量和第三作用矢量对应的目标函数 值
，其中，Uam ( k )和Ufa (k)分别为k时刻 第m作用矢量在αβ坐标系下的a、β分量，m = 0，1，2。
[0023] 优选地，所述输出参考电流〇 + 1)和ξ(Α： + 1)通过线性插值定理推算获得，计算公 式如下：
[0024]
，其中
分 另IJ为k时刻、k-ι时刻和k-2时刻的输出参考电流。
[0025] 优选地，所述电压空间矢量为将αβ平面划分出六扇区的电压空间矢量，包括电压 矢量Un和零矢量UQ、U7，n=l，2,…，6;
[0026]
[0027] 其中，1^和卯"分别为电压矢量11"在<^坐标系下的α、β分量，Vdc为直流母线电压， 勺变换矩阵
5'￡1、？1)和3。分别表不3、13和(3相 的升夫状态。
[0028]优选地，所述第一计算单元之前，还包括：
[0029]获取单元，用于获取k时刻三相电压型逆变器在三相静止abc坐标系下的输出电 流；
[0030] 坐标转换单元，用于将三相静止abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α分 量ia(k)和β分量ifs(k)。
[0031] 本发明实施例的一种无差拍定频模型预测控制系统，包括:三相电压型逆变器和 上述的无差拍定频模型预测控制装置；
[0032] 三相电压型逆变器，其输入端与可再生能源的输出端连接，其控制端与无差拍定 频模型预测控制装置的输出端连接；
[0033]无差拍定频模型预测控制装置，用于生成控制三相电压型逆变器的第一作用矢量 的作用时间、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间to。
[0034] 本发明实施例的技术方案，具有如下优点：
[0035] 1.本发明实施例提供的无差拍定频模型预测控制方法、装置及系统，通过采用k+1 时刻输出参考电流I)和々.(d):来计算k时刻输出参考电压和，即根据逆 变器给定值和实际值的偏差，在下一个采样实现对给定值的跟踪，实现了无差拍控制，并且 逆变器输出电压、电流频谱集中在开关频率的整数倍，从而结合了模型预测和无差拍控制 的优点，系统有很好的静、动态性能，也有利于输出滤波器的设计。并且采用三个作用矢量 进行预测模型和目标函数的计算，大大减少了计算次数，提高了计算效率。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对具体 实施方式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 附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
[0037] 图1为本发明实施例1中无差拍定频模型预测控制方法的一个具体示例的流程图；
[0038] 图2为划分出六扇区的电压空间矢量关系图；
[0039]图3为三相电压型逆变发电系统的结构图；
[0040]图4为参考电压矢量在第I扇区时各作用矢量的作用时间和顺序图；
[0041]图5为三相电压型逆变器的无差拍定频模型预测控制策略图；
[0042]图6为本发明实施例2中无差拍定频模型预测控制装置的一个具体示例的原理框 图；
[0043]图7为本发明实施例3中无差拍定频模型预测控制系统的一个具体示例的原理框 图。
【具体实施方式】
[0044] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例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。
[0045] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。
[0046] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构 成冲突就可以相互结合。
[0047] 实施例1
[0048]本实施例提供一种无差拍定频模型预测控制方法，例如，可以应用于三相电压型 逆变发电系统，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0049] S1、推算获得k +1时刻三相电压型逆变器α β坐标系下输出参考电流/；； (A +丨）和 如+ 1)的值；
)
[0050] S2、根据公式 ，计算获得k时刻三相电压型逆 变器αβ坐标系下输出参考电压W[(/c)和其中，ia(k)和ifs(k)分别为k时刻三相电压 型逆变器输出电流在邱坐标系下的α、β分量，R为负载电阻，Ts为采样周期，L为滤波电感值；
[0051] S3、根据参考电压矢量
听处扇区，将围成参考电压 矢量所处扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量，将零矢量作为第三作用 矢量，其中，根据三相电压型逆变器输出的开关组合获得将邱平面划分出扇区的电压空间 矢量，电压空间矢量包括电压矢量和零矢量；
[0052] S4、根据公另
|计算获得第一作用矢量的 作用时间U、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间to，其中，gl、g 2 和go分别为第一作用矢量、第二作用矢量和第三作用矢量对应的目标函数值，
i其中，Uam( k)和Uftn( k)分别为k时刻第m 作用矢量在αβ坐标系下的α、β分量，m = 0，1，2。
[0053] 上述无差拍定频模型预测控制方法，通过采用k+1时刻输出参考电流/：：(/( +丨）和 以灸+ 1)来计算k时刻输出参考电压l4(fc)和吟即根据逆变器给定值和实际值的偏差， 在下一个采样实现对给定值的跟踪，实现了无差拍控制，并且逆变器输出电压、电流频谱集 中在开关频率的整数倍，从而结合了模型预测和无差拍控制的优点，系统有很好的静、动态 性能，也有利于输出滤波器的设计。并且采用三个作用矢量进行预测模型和目标函数的计 算，大大减少了计算次数，提高了计算效率。
[0054] 优选地，输出参考电流ζ认+ 1)和$0 + 1)通过线性插值定理推算获得，计算公式如 下：
[0055]
，其中
分 另IJ为k时刻、k-Ι时刻和k-2时刻的输出参考电流。
[0056] 优选地，电压空间矢量为将αβ平面划分出六扇区的电压空间矢量，电压空间矢量 关系如图2所不，其包括电压矢量un和零矢量u〇、U7，n = 1，2,…，6;六个扇区分别表不为扇区 i、n、m、iv、v、vi〇
[0057]
[0058] 其中，Uan和Ufin分别为电压矢量Un在αβ坐标系下的α、β分量，Vdc为直流母线电压，
为变换矩阵，
，53、54卩5。分别表示8、13和(3相的 开关状态。
[0059] 优选地，步骤S1之前，还包括以下步骤：
[0060] S0-1、获取k时刻三相电压型逆变器在三相静止abc坐标系下的输出电流；
[00611 S0-2、将三相静止abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α分量ia(k)和β分 量 i{s(k)0
[0062] 上述无差拍定频模型预测控制方法，通过先获取三相电压型逆变器abc坐标系下 的输出电流，然后再将该abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α、β分量，供后续计 算使用，由于abc坐标系下的输出电流的获取相对简单，从而可以简化计算，提高处理效率。
[0063] 下面以一种具体的三相电压型逆变发电系统为例进行详细说明，该发电系统的结 构如图3所示。该发电系统主要由可再生能源（如光伏、风电等）、三相电压型逆变器、L滤波 器、负载R等构成。可再生能源可由直流电源Ed。和直流输入电阻Rd。等效。
[0064] 根据基尔霍夫电压定律，其动态电流方程为(电流参考方向如图3所示）：
[0065] (1)
[0066] 其中，ia、ib、ic为三相电压型逆变器输出电流;u aN、ubN、ucN为三相电压型逆变器输 出电压;R为负载电阻;u nN为电网电压的中性点与直流母线的负极之间的电压。
[0067]考虑到三相对称系统，则
[0068] ia+ib+ic = 0 (2)
[0069] 结合式（1)和(2)可得：
[0070]
(3)[0071] 结合式(1)和式(3)可得：
[0072] (4)
[0073]为了把三相电压型逆变器三相静止abc坐标系的数学模型变换到两相静止αβ坐标 系中去，其变换矩阵c3/2 (等功率坐标变换)和其逆矩阵C&定义如下：
[0075]联合公式(4)和式(5)可得：
[0074] (5)
[0076]
(6)
[0077]其中，为三相电压型逆变器输出电流在αβ坐标系下α、β分量;Ua、卯为三相电 压型逆变器输出电压在αβ坐标系下α、β分量。
[0078] 假定采样周期％为比较小，通过欧拉公式，将式(6)离散化可得：
[0079]
(7)
[0080] 则在(k+1)时刻三相电压型逆变器预测电流为：
[0081 ]
(8)
[0082]假定在(k+Ι)时刻三相电压型逆变器电流达到给定电流，实现无差拍控制，即
[0083]
(9)
[0084] 而在(k+Ι)时刻三相电压型逆变器参考电流<读+1)和+ 1):可由（k)时刻、（k-Ι) 时刻和(k-2)时刻参考电流通过线性插值定理可得：
[0085](10) 、、 y :h>、 ）
P v ' .'H. 'y
[0086] 为了在下一个采样周期实现对给定电流实现无差拍控制，三相电压型逆变器输出 参考电压为：
[0087]
(11).
[0088] 在三相电压型逆变电路的任何一相桥臂中，根据不同的开关组合，可以得到以下 二种输出状态："P"状态和"N"状态。以a相桥臂为例：（1) "P"状态:此时开关管Sal导通，开关 管Sa2关断，输出端a相对于N点电位ιω = ν<^;(2)"Ν"状态:开关管Sal关断，开关管Sa2导通，输 出端a相对于N点电位ιω = 0Α、(3相桥臂的输出状态与a相桥臂类似。根据三相电压型逆变器 输出的开关组合，三相电压型逆变器总共产生23 = 8个电压矢量，其电压矢量的大小和空间 位置如图2所示。假定变量53，&，&{1，0}代表每一相的开关状态，其中"1"代表输出与母线 电压正极P点相连，"0"代表输出与母线电压负极N点相连。三相电压型逆变器输出的开关状 态Sj=[S a Sb SC]T，其中j = 0，...，7。则逆变器输出电压在静止αβ坐标系下电压表示为：
[0089]
(12)
[0090] 为实现三相电压型逆变器对给定电流精确跟踪，无差拍模型预测控制目标函数的 选择为：
[0091]
(13)
[0092] 由式（11)、式（12)和式（13)可知，传统的模型预测需要对逆变器输出的8个电压矢 量进行预测模型和目标函数g(k)在线计算和在线评估，这8个电压矢量哪一个电压矢量使 目标函数最小，这一个电压矢量将在下一个周期被使用，实现目标的最优控制。因此，传统 模型预测控制将要进行8次预测模型和目标函数的计算，为减少预测模型和目标函数的计 算次数，可以根据参考电压 <,.(幻=?=的+ /? (的的空间位置，参与预测模型和目标函数在 线评估的电压矢量为3个最接近参考电压矢量(2个非零矢量和1个零矢量）。因此，参与预测 模型和目标函数在线评估的电压矢量大大减少，大大提高有限开关状态模型预测控制的计 算效率。参考电压矢量的空间位置为：
[0093]
(14)
[0094] 假定参考电压(幻= <(々)+ ./^(幻位于第I扇区，那么参与预测模型和目标函数 的电压矢量为 111(100)、112(110)、11()(000)(或117(111))。零矢量11()(000)和117(111)产生的目标 函数一样，因此，参与预测模型计算和目标函数评估只需要一次。和传统模型预测相比，预 测模型的计算次数由8次减少为3次，大大减少计算量，提高计算效率。为使逆变器输出电 压、电流频谱集中开关频率的整数倍，假定参考电压(幻=<(々) + ./<(/〇位于第I扇区，通 过式（13)，电压矢量U1的目标函数为gl，电压矢量U2的目标函数为g2,电压矢量UQ(或U7)的目 标函数为g〇。
[0098] 根据三个电压矢量目标函数g^gdPgo的大小线性分配各电压矢量的作用时间。在 一个米样周期Ts里，电压矢量U1的作用时间为tl，电压矢量U2的作用时间为t2，电压矢量U0 (或U7)的作用时间为t〇,则各矢量的作用时间为：
[0099]
(15)
[0100] 为了进一步减少三相电压型逆变器输出电压、电流谐波，优选地，各电压矢量作用 时间对称分配;同时，电压矢量UQ和U7同时作用，各电压矢量作用时间为一半。参考电压矢量 <(幻在第I扇区时，其各电压矢量的作用时间和作用顺序如图4所示。
[0101] 其他扇区依次类推。和传统的模型预测控制相比，在一个PWM周期有1个零矢量与2 个非零矢量作用，与传统的7段式SVPWM调制类似，实现逆变器输出电压、电流定频，从而可 以简化输出滤波器的设计。三相电压型逆变器的无差拍定频模型预测控制策略如图5所示。
[0102] 实施例2
[0103] 对应于实施例1，本实施例提供一种无差拍定频模型预测控制装置，如图6所示，包 括：
[0104] 第一计算单元1，用于推算获得k+Ι时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电 流 (6(?+1)和 & (& +1)的值；
[0105] 第二计算单元2,用于根据公;E
，计算获得k时 亥IJ三相电压型逆变器邱坐标系下输出参考电压<(/〇和$(幻，其中，L(k)和ie(k)分别为 k时刻三相电压型逆变器输出电流在αβ坐标系下的α、β分量，R为负载电阻，Ts为采样周期，L 为滤波电感值；
[0106] 作用矢量确定单元3,用于根据参考电压矢量
所处 扇区，将围成参考电压矢量所处扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量， 将零矢量作为第三作用矢量，其中，根据三相电压型逆变器输出的开关组合获得将αβ平面 划分出扇区的电压空间矢量，电压空间矢量包括电压矢量和零矢量；
[0107] 作用时间获得单元4,用于根据公式
十算 获得第一作用矢量的作用时间^、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间 to,其中，gudPgo分别为第一作用矢量、第二作用矢量和第三作用矢量对应的目标函数 值
，其中，uam (k)和咖(k)分别为k时刻 第m作用矢量在αβ坐标系下的α、β分量，m = 0，1，2。
[0108] 上述无差拍定频模型预测控制装置，通过采用k+1时刻输出参考电流〇(> + 1)和 来计算k时刻输出参考电压740·)和崎(幻，即根据逆变器给定值和实际值的偏差， 在下一个采样实现对给定值的跟踪，实现了无差拍控制，并且逆变器输出电压、电流频谱集 中在开关频率的整数倍，从而结合了模型预测和无差拍控制的优点，系统有很好的静、动态 性能，也有利于输出滤波器的设计。并且采用三个作用矢量进行预测模型和目标函数的计 算，大大减少了计算次数，提高了计算效率。
[0109] 优选地，输出参考电流ζ认+ 1)和$α + 1)通过线性插值定理推算获得，计算公式如 下：
[0110]
分 另IJ为k时刻、k-Ι时刻和k-2时刻的输出参考电流。
[0111] 优选地，电压空间矢量为将αβ平面划分出六扇区的电压空间矢量，包括电压矢量 Un和零矢量UQ、U7，n=l，2,…，6;
[0112]
[0113] 其中，1^和卯"分别为电压矢量11"在<^坐标系下的α、β分量，Vdc为直流母线电压，
为变换矩阵，
53、50卩5。分别表示&、13和(3相的 开关状态。
[0114] 优选地，第一计算单元1之前，还包括：
[0115]获取单元，用于获取k时刻三相电压型逆变器在三相静止abc坐标系下的输出电 流；
[0116]坐标转换单元，用于将三相静止abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α分 量ia(k)和β分量ifs(k)。
[0117] 实施例3
[0118] 本实施例提供一种无差拍定频模型预测控制系统，如图7所示，包括:三相电压型 逆变器10和实施例2的无差拍定频模型预测控制装置20;
[0119] 三相电压型逆变器10,其输入端与可再生能源的输出端连接，其控制端与无差拍 定频模型预测控制装置的输出端连接；
[0120]无差拍定频模型预测控制装置20,用于生成控制三相电压型逆变器的第一作用矢 量的作用时间、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间to。
[0121] 上述无差拍定频模型预测控制系统，通过采用k+1时刻输出参考电流/=^+1)和 $认+])来计算k时刻输出参考电压i4(fc)和4(幻，:即根据逆变器给定值和实际值的偏 差，在下一个采样实现对给定值的跟踪，实现了无差拍控制，并且逆变器输出电压、电流频 谱集中在开关频率的整数倍，从而结合了模型预测和无差拍控制的优点，系统有很好的静、 动态性能，也有利于输出滤波器的设计。并且采用三个作用矢量进行预测模型和目标函数 的计算，大大减少了计算次数，提高了计算效率。
[0122] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对 于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1. 一种无差拍定频模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 推算获得k+Ι时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电流〇々 + ])和?认+ 1)的值； 根据公计算获得k时刻三相电压型逆变器αβ坐 标系下输出参考电压其中，ia(k)和ifi(k)分别为k时刻三相电压型逆变器 输出电流在αβ坐标系下的α、β分量，R为负载电阻，Ts为米样周期，L为滤波电感值； 根据参考电压矢所处扇区，将围成参考电压矢量所处 扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量，将零矢量作为第三作用矢量，其 中，根据三相电压型逆变器输出的开关组合获得将邱平面划分出扇区的电压空间矢量，电 压空间矢量包括电压矢量和零矢量； 根据公计算获得第一作用矢量的作用时 间t i、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间to，其中，gl、g2 和go分别为第一作用矢量、第二作用矢量和第三作用矢量对应的目标函数值，_，其中，Uam ( k )和Uftn (k)分别为k时刻第m 作用矢量在αβ坐标系下的a、β分量，m = 0，1，2。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输出参考电流〇 + 1)和/,分+ 1)通过 线性插值定理推算获得，计算公式如下：分别为k 时刻、k-Ι时刻和k-2时刻的输出参考电流。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电压空间矢量为将αβ平面划分出 八扇区的电压空间矢量右· ?壬由11〃 η = 1 2，…，6 ; 其中，Uan和ι?βη分别为电压矢量Un在αβ坐标系下的α、β分量，Vd。为直流母线电压， !换矩阵阳Sc分别表;、b和c相的 开关状态D4. 根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述推算获得k+Ι时刻三相电压 型逆变器αβ坐标系下输出参考电流ζ(々+1)和^0+1)的值的步骤之前，还包括以下步骤： 获取k时刻三相电压型逆变器在三相静止abc坐标系下的输出电流； 将三相静止abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α分量ia(k)和β分量ie(k)。5. -种无差拍定频模型预测控制装置，其特征在于，包括： 笛一i+笪里元，用于推算获得k+1时刻三相电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电流啲值； 第二计算单元，用于根据彳计算获得k时刻三相 电压型逆变器αβ坐标系下输出参考电压4 (/(6)和Iip(Zf)，其中，ia(k)和ip (k)分别为k时刻 三相电压型逆变器输出电流在αβ坐标系下的α、β分量，R为负载电阻，Ts为采样周期，L为滤 波电感值； 作用矢量确定单元，用于根据参考电压矢听处扇区， 将围成参考电压矢量所处扇区的两个电压矢量作为第一作用矢量和第二作用矢量，将零矢 量作为第三作用矢量，其中，根据三相电压型逆变器输出的开关组合获得将αβ平面划分出 扇区的电压空间矢量，电压空间矢量包括电压矢景和零矢景： 作用时间获得单元，用于根据公：，计算获得第 一作用矢量的作用时间^、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间to,其 中，gl、g4PgQ分别为第一作用矢量、第二作用矢量和第三作用矢量对应的目标函数值，、，其中，Uam(k)和Uftn(k)分别为k时刻第m 作用矢量在αβ坐标系下的a、β分量，m = 0，1，2。6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输出参考电流以々+ 1)和/;认+ ：1)通过 线性插值定理推算获得，计算公式如下：分别为k 时刻、k-Ι时刻和k-2时刻的输出参考电流。7. 根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述电压空间矢量为将αβ平面划分出 六扇区的电压空间矢量，包括电压矢量Un和零矢量u〇、U7，n = l，2,…，6;其中，Uan和UPn分别为电压矢量Un在αβ坐标系下的α、β分量，Vd。为直流母线电压，a、Sb和Sc分别表不a、b和c相的 开关状态。8. 根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元之前，还包括： 获取单元，用于获取k时刻三相电压型逆变器在三相静止abc坐标系下的输出电流； 坐标转换单元，用于将三相静止abc坐标系下的输出电流转换成αβ坐标系下的α分量ia (k)和 β 分量 if!(k)。9. 一种无差拍定频模型预测控制系统，其特征在于，包括:三相电压型逆变器和如权利 要求5-8任一项所述的无差拍定频模型预测控制装置； 三相电压型逆变器，其输入端与可再生能源的输出端连接，其控制端与无差拍定频模 型预测控制装置的输出端连接； 无差拍定频模型预测控制装置，用于生成控制三相电压型逆变器的第一作用矢量的作 用时间t、第二作用矢量的作用时间t2和第三作用矢量的作用时间to。
【文档编号】H02M7/5387GK105897030SQ201610403634
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】黄敏, 杨勇, 方刚, 卢进军, 刘滔, 蒋峰, 曾维波
【申请人】江苏固德威电源科技股份有限公司