本發(fā)明涉及不間斷電源逆變器控制，特別涉及一種三電平逆變器的控制方法、裝置及三電平逆變器。

背景技術(shù)：

1、不間斷電源（ups,?uninterruptible?power?supply）廣泛應(yīng)用于為負載提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)，尤其在電網(wǎng)市電異常時，通過替代市電，確保用電可靠性，減少電網(wǎng)故障對用戶造成的影響。在ups系統(tǒng)的后端，逆變器發(fā)揮著關(guān)鍵作用，將整流器輸出的直流電壓高效、穩(wěn)定地轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的交流電壓，從而直接決定負載端輸出電壓的質(zhì)量。隨著ups技術(shù)的不斷進步，對逆變器的設(shè)計和控制策略提出了更高的要求。三電平逆變器（threelevel?inverter,?tli）因其橋臂輸出電壓等級更多、開關(guān)管電壓應(yīng)力較小，使得其輸出電壓更接近標準正弦波，諧波含量更低，電壓質(zhì)量更高，已成為逆變器設(shè)計的重要拓撲結(jié)構(gòu)。

2、傳統(tǒng)技術(shù)中，通常采用有限集模型預(yù)測控制（fcs-mpc，finite?control?setmodel?predictive?control）方法進行三電平逆變器控制。

3、然而，隨著電平數(shù)的增加，采用有限集模型預(yù)測控制方法將耗費較多計算資源，進而影響系統(tǒng)性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種三電平逆變器的控制方法、裝置及三電平逆變器，將三電平控制問題轉(zhuǎn)化為兩電平控制問題，避免了復(fù)雜的扇區(qū)判斷和三角函數(shù)運算，顯著降低了計算復(fù)雜度，減少了算法的執(zhí)行時間，同時保證了高效且穩(wěn)定的控制，從而解決了fcs-mpc控制策略計算需求隨電平數(shù)增加而呈指數(shù)增長的挑戰(zhàn)，提升了控制頻率和系統(tǒng)性能。在控制集的確定過程中，考慮中點電位差的影響，選擇合適的冗余小矢量來實現(xiàn)中點電位平衡，避免了額外的硬件電路或者在價值函數(shù)中增加權(quán)重因子，減少了人力物力成本。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種三電平逆變器的控制方法，包括：

3、根據(jù)參考電流和當前控制周期采樣的三相電壓、三相電流，計算下一個控制周期的參考電壓矢量，所述參考電壓矢量為三電平下的電壓矢量；

4、利用所述基準矢量將所述參考電壓矢量轉(zhuǎn)化為兩電平下的電壓矢量，得到等效參考電壓矢量；

5、根據(jù)所述基準矢量和所述參考電壓矢量，得到等效參考電壓矢量，所述等效參考電壓矢量為兩電平下的電壓矢量；

6、根據(jù)所述等效參考電壓矢量確定兩電平下的簡化控制集，并將所述兩電平下的簡化控制集轉(zhuǎn)化為三電平下的矢量控制集；

7、根據(jù)所述矢量控制集中的各個控制矢量確定目標控制矢量，并根據(jù)所述目標控制矢量對所述三電平逆變器進行控制。

8、另一方面，根據(jù)所述參考電壓矢量在三相坐標系下的正負符號確定對應(yīng)的基準矢量，包括：

9、獲取符號函數(shù)；

10、根據(jù)所述參考電壓矢量分別在三項坐標系下每一相的分量的正負符號、以及所述符號函數(shù)，確定每一相對應(yīng)的符號函數(shù)值；

11、根據(jù)每一相對應(yīng)的符號函數(shù)值確定所述基準矢量。

12、另一方面，根據(jù)所述基準矢量和所述參考電壓矢量，得到等效參考電壓矢量，包括：

13、將所述參考電壓矢量減去所述基準矢量，得到所述等效參考電壓矢量。

14、另一方面，根據(jù)所述等效參考電壓矢量確定兩電平下的簡化控制集，包括：

15、確定所述等效參考電壓矢量的超前矢量和滯后矢量，根據(jù)所述超前矢量和所述滯后矢量確定所述兩電平下的簡化控制集。

16、另一方面，確定所述等效參考電壓矢量的超前矢量和滯后矢量，根據(jù)所述超前矢量和所述滯后矢量確定所述兩電平下的簡化控制集，包括：

17、基于等效參考電壓矢量計算得到作用時間變量；

18、根據(jù)作用時間變量的正負符號，確定所述等效參考電壓矢量的超前矢量和滯后矢量以及所述作用時間變量對應(yīng)的作用時間；

19、將所述超前矢量、所述滯后矢量和零矢量確定為所述兩電平下的簡化控制集。

20、另一方面，基于等效參考電壓矢量計算得到作用時間變量，包括：

21、根據(jù)所述等效參考電壓矢量在軸上的投影和在軸上的投影、以及直流側(cè)電壓，計算所述第一作用時間變量；

22、根據(jù)所述等效參考電壓矢量在軸上的投影以及所述直流側(cè)電壓，計算所述第二作用時間變量；

23、根據(jù)所述第一作用時間變量和所述第二作用時間變量，計算z作用時間變量。

24、另一方面，根據(jù)所述矢量控制集中的各個控制矢量確定目標控制矢量，并根據(jù)所述目標控制矢量對所述三電平逆變器進行控制，包括：

25、比較所述矢量控制集中各所述控制矢量的作用時間，確定作用時間最大的控制矢量為所述目標控制矢量；

26、根據(jù)所述目標控制矢量對所述三電平逆變器進行控制。

27、另一方面，所述方法還包括：

28、獲取當前控制周期采樣的中點電位差，并確定所述中點電位差的極性；

29、當所述中點電位差的極性為正時，確定冗余小矢量為負小矢量，以減小所述中點電位差；

30、當所述中點電位差的極性為負時，確定冗余小矢量為正小矢量，以升高所述中點電位差。

31、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種三電平逆變器的控制裝置，包括：

32、存儲器，用于存儲計算機程序；

33、處理器，用于在執(zhí)行計算機程序時，實現(xiàn)如上述所述的三電平逆變器的控制方法的步驟。

34、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種三電平逆變器，包括如上述所述的三電平逆變器的控制方法。

35、本發(fā)明提供了一種三電平逆變器控制方法、裝置及三電平逆變器，能夠有效解決目前策略存在的計算量過大和實時控制性能下降的問題。該方案中，首先基于參考電流和采樣的三相電壓和三相電流，計算出三電平下的參考電壓矢量，并通過確定基準矢量將其轉(zhuǎn)化為兩電平下的等效參考電壓矢量，進一步獲得兩電平的簡化控制集；再通過矢量控制集優(yōu)化選擇目標控制矢量?？梢姡旧暾垖⑷娖娇刂茊栴}轉(zhuǎn)化為兩電平控制問題，避免了復(fù)雜的扇區(qū)判斷和三角函數(shù)運算，顯著降低了計算復(fù)雜度，減少了算法的執(zhí)行時間，同時保證了高效且穩(wěn)定的控制，從而解決了fcs-mpc控制策略計算需求隨電平數(shù)增加而呈指數(shù)增長的挑戰(zhàn)，提升了控制頻率和系統(tǒng)性能。

技術(shù)特征：

1.一種三電平逆變器的控制方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述參考電壓矢量在三相坐標系下的正負符號確定對應(yīng)的基準矢量，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述基準矢量和所述參考電壓矢量，得到等效參考電壓矢量，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述等效參考電壓矢量確定兩電平下的簡化控制集，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，確定所述等效參考電壓矢量的超前矢量和滯后矢量，根據(jù)所述超前矢量和所述滯后矢量確定所述兩電平下的簡化控制集，包括：

6.如權(quán)利要求5所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，所述作用時間變量包括第一作用時間變量、第二作用時間變量和第三作用時間變量；所述基于等效參考電壓矢量計算得到作用時間變量，包括：

7.如權(quán)利要求1所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，根據(jù)所述矢量控制集中的各個控制矢量確定目標控制矢量，并根據(jù)所述目標控制矢量對所述三電平逆變器進行控制，包括：

8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的三電平逆變器的控制方法，其特征在于，所述方法還包括：

9.一種三電平逆變器的控制裝置，其特征在于，包括：

10.一種三電平逆變器，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的三電平逆變器的控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三電平逆變器的控制方法、裝置及三電平逆變器，能夠有效解決目前策略中存在的計算量過大和實時控制性能下降的問題。該方案中，首先基于采樣的三相電壓、電流以及參考電流，計算出三電平下的參考電壓矢量，并通過確定基準矢量將其轉(zhuǎn)化為兩電平下的等效參考電壓矢量，進一步獲得兩電平的簡化控制集；再通過矢量控制集優(yōu)化選擇目標控制矢量。可見，本申請將三電平控制問題轉(zhuǎn)化為兩電平控制問題，避免了復(fù)雜的扇區(qū)判斷和三角函數(shù)運算，顯著降低了計算復(fù)雜度，減少了算法的執(zhí)行時間，同時保證了高效且穩(wěn)定的控制，從而解決了FCS?MPC控制策略計算需求隨電平數(shù)增加而呈指數(shù)增長的挑戰(zhàn)，提升了控制頻率和系統(tǒng)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：郭達輝,吳能峰,牟長洲,唐友進
受保護的技術(shù)使用者：深圳市英威騰電源有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6