CN110492819A - 一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法 - Google Patents

一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110492819A
CN110492819A CN201910628128.5A CN201910628128A CN110492819A CN 110492819 A CN110492819 A CN 110492819A CN 201910628128 A CN201910628128 A CN 201910628128A CN 110492819 A CN110492819 A CN 110492819A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
period
switching vector
next cycle
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910628128.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王贵峰
吴玮
夏正龙
李飞
刘战
李春杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XUZHOU KUANGYUAN ELECTRICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Jiangsu Normal University
Original Assignee
XUZHOU KUANGYUAN ELECTRICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Jiangsu Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XUZHOU KUANGYUAN ELECTRICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd, Jiangsu Normal University filed Critical XUZHOU KUANGYUAN ELECTRICAL SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201910628128.5A priority Critical patent/CN110492819A/zh
Publication of CN110492819A publication Critical patent/CN110492819A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2205/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the control loops
    • H02P2205/01—Current loop, i.e. comparison of the motor current with a current reference

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS‑MPC控制方法，包括如下步骤：S1：获取当前周期对应的电流值；S2：预测下一个周期对应的电流值；S3：将逆变器的输出中点作为其第三相输出，根据电压跳变的限制条件，获取下一个周期对应的所有开关矢量；S4：通过三相电压平衡的线电压幅值限制条件，确定出所有符合条件的开关矢量；S5：设计价值函数，将符合条件的开关矢量对应的价值函数进行比较，将最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。本发明可以提高逆变器的容错运行能力，保证逆变器不会因单相个别器件故障而导致整个系统发生瘫痪，同时还可以减少三分之一的全控器件数量，有利于降低逆变器成本。

Description

一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法
技术领域
本发明涉及电平逆变器控制技术领域，尤其涉及一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法。
背景技术
由电机学基本原理可知，交流电动机三相定子绕组对称分布，在空间上互差120°电角度，只要通入对称三相电流，就会在空间上合成正弦分布的旋转磁动势，进而带动电机转子发生旋转。
在变频驱动的三相电机调速系统中，一般使用三相逆变器直接驱动三相电机，对于中点电位钳位型逆变器或者具备公共点位中性点的逆变器，如果将电机一相绕组直接连接到逆变器的中点，只要能够保证电机的三相绕组电流保持对称，则电机仍可实现正常旋转，即两相逆变器驱动三相电机运行。该运行方式对于提高逆变器的容错运行能力，在保证逆变器不会因单相个别器件故障而导致系统瘫痪中，具有重要的实际应用价值。特别是工业生产中对一些重要传动部位的安全性要求很高，要求实现不间断运行的应用场所；同时对于一些要求低频大扭矩的应用场所，如大功率皮带机，由于该运行方式不影响逆变器的输出电流能力，且仅降低输出电压的幅值，从而有利于减少逆变器使用的全控开关器件数量，具体地讲，可减少三分之一的数量，进而可以降低逆变器价格，减小系统投入。
发明内容
发明目的：针对现有基于FCS-MPC的两相多电平逆变器驱动三相电机的运行问题，本发明提出一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，所述FCS-MPC控制方法具体包括如下步骤：
S1：采样获取当前周期对应的电流值，并在所述两相多电平逆变器上施加当前周期对应的最优开关矢量；
S2：将所述当前周期对应的电流值代入预测模型中，预测下一个周期对应的电流值；
S3：将所述两相多电平逆变器的输出中点作为两相多电平逆变器的第三相输出，根据电压跳变的限制条件，获取下一个周期对应的能选择的所有开关矢量；
S4：判断所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量是否满足三相电压平衡的线电压幅值限制条件，将其中不满足所述三相电压平衡的线电压幅值限制条件的开关矢量进行删除，确定出下一个周期对应的所有符合条件的开关矢量；
S5：将所述下一个周期对应的所有符合条件的各个开关矢量对应的电流值代入设计的价值函数中，将所述所有符合条件的各个开关矢量分别对应的价值函数进行比较，将所述最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。
进一步地讲，在步骤S1中，在所述两相多电平逆变器上施加当前周期对应的最优开关矢量中，第一个周期对应的所述最优开关矢量为零矢量。
进一步地讲，在所述步骤S2中，将所述当前周期对应的电流值代入预测模型，预测出所述下一个周期对应的电流值，并将所述下一个周期对应的电流值作为下一个周期起始时刻电流的实际值，所述预测模型，具体为：
其中：
为在第k+1个周期内定子电流值的α分量，为在第k+1个周期内定子电流值的β分量，为在第k+1个周期内转子磁链值的α分量，为在第k+1个周期内转子磁链值的β分量，Rs为每相定子电阻值，Rr为每相转子电阻在定子侧值的折算值，Lm为αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感，Lr为转子绕组自感，σ为电机漏感系数，Ls为定子绕组自感，Tr为转子时间常数，ωr为转子角速度，Ts为定子时间常数，I为单位矩阵，isα(k)为在第k个周期内定子电流值的α分量，isβ(k)为在第k个周期内定子电流值的β分量，ψrα(k)为在第k个周期内转子磁链值的α分量，ψrβ(k)为在第k个周期内转子磁链值的β分量，E为直流侧电压幅值的一半，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k)为在第k个周期内电机线电压UCA的开关函数。
进一步地讲，所述步骤S3获取下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体如下：
S3.1：将所述两相多电平逆变器的输出中点作为两相多电平逆变器的第三相输出，并将所述输出中点对应的开关函数置为0；
S3.2：根据所述电压跳变的限制条件，通过所述输出中点，获取所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，其中所述电压跳变的限制条件即为一个控制周期内单相开关函数变化值不能大于等于2。
进一步地讲，在步骤S3.2中，当电机A相连接所述输出中点时，所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k)为在第k个周期内电机线电压UCA的开关函数。
进一步地讲，在步骤S3.2中，当电机B相连接所述输出中点时，所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sc(k)为在第k个周期内电机线电压UCA的开关函数。
进一步地讲，在步骤S3.2中，当电机C相连接所述输出中点时，所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压UBC的开关函数。
进一步地讲，在所述步骤S4中的三相电压平衡的线电压幅值限制条件，具体为：
其中：Sa(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UCA的开关函数，N为电平数目。
进一步地讲，所述步骤S5将最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量，具体如下：
S5.1：根据控制系统的实际需求设置价值函数；
S5.2：将所述下一个周期对应的电流值代入预测模型中，获取第k+2个周期对应的电流值；
S5.3：将所述下一个周期对应的电流值和第k+2个周期对应的电流值代入价值函数中，确定出所述所有符合条件的各个开关矢量分别对应的价值函数；
S5.4：比较所述所有符合条件的各个开关矢量分别对应的价值函数，选出所述价值函数的最小值，将所述最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。
有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
(1)本发明的控制方法通过将逆变器输出中点作为逆变器的第三相输出，将其开关函数置为0，并根据电压跳变限制和线电压幅值限制条件确定优化矢量范围，从而降低了预测运算量，便于实现；
(2)本发明的控制方法可以实现对电机线电压N个电平级数的平衡输出控制，其中N＞1且N为奇数，相对于三相逆变器而言，其输出电压幅值下降一半，但并不影响逆变器的输出电流能力，从而可以实现电机的全载半速运行；
(3)本发明的控制方法可以提高逆变器的容错运行能力，提升变频传动系统在工业应用中的安全系数，保证逆变器不会因单相个别器件故障而导致整个系统发生瘫痪，同时还可以减少三分之一的全控器件数量，有利于降低逆变器成本。
附图说明
图1是本发明的NPC/H两相五电平逆变器驱动三相电机原理图；
图2是本发明的NPC/H两相五电平逆变器驱动三相电机中，电机C相接逆变器公共中点时的逆变器矢量分布图；
图3是本发明在NPC/H两相五电平逆变器驱动三相电机中的实施流程图；
图4是本发明在NPC/H两相五电平逆变器驱动三相电机应用中的动态响应实验波形图；
图5是本发明在NPC/H两相五电平逆变器驱动三相电机应用中的电机电压实验波形图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。其中，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。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
实施例1
参考图1，本实施例中的两相多电平逆变器选择NPC/H两相五电平逆变器驱动三相电机，其中NPC/H两相五电平逆变器两相输出接电机A、B两相绕组，而电机C相绕组则直接接逆变器的公共中点。同时电机线电压uac、电机线电压ubc和电机线电压ubc对应的开关函数Sa、电机线电压ubc对应的开关函数Sb符合如下条件，具体为：
其中：uac(k)和ubc(k)为第k个周期对应的电机线电压，uao(k)为在第k个周期内逆变器a相的输出相电压，ubo(k)为在第k个周期内逆变器b相的输出相电压，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压ubc的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压ubc的开关函数，E为直流侧电压幅值的一半。
从而电机线电压uac和电机线电压ubc有五个电平级数的变化。
同时电机线电压uab符合如下条件，具体为：
其中：uab(k)、uac(k)和ubc(k)为第k个周期对应的电机线电压，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压ubc的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压ubc的开关函数，E为直流侧电压幅值的一半。
从而电机线电压uab可以实现九个电平级数的变化。
具体地讲，电机线电压uac和电机线电压ubc的五个电平级数变化、电机线电压uab的九个电平级数变化，将会导致电机三相绕组电压不平衡，因此必须对该拓扑下的开关矢量进行合理的选择以保证电机三相绕组电压平衡。
参考图3，本实施例提供了一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法对上述问题进行解决，具体过程如下：
步骤S1：通过电流LEM传感器或电流互感器采样获取当前周期对应的电流值，同时在NPC/H两相五电平逆变器上施加当前周期对应的最优开关矢量。
在本实施例中，具体地讲，NPC/H两相五电平逆变器在第一个周期对应的最优开关矢量为零矢量，之后其他周期对应的最优开关矢量均由本FCS-MPC控制方法进行选择确定的。
步骤S2：将步骤S1中采样获取的当前周期对应的电流值代入预测模型中，获取下一个周期对应的电流值，并将下一个周期对应的电流值作为下一个周期起始时刻电流的实际值。
在本实施例中，预测模型具体为：
其中：
为在第k+1个周期内定子电流值的α分量，为在第k+1个周期内定子电流值的β分量，为在第k+1个周期内转子磁链值的α分量，为在第k+1个周期内转子磁链值的β分量，Rs为每相定子电阻值，Rr为每相转子电阻在定子侧值的折算值，Lm为αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感，Lr为转子绕组自感，σ为电机漏感系数，Ls为定子绕组自感，Tr为转子时间常数，ωr为转子角速度，Ts为定子时间常数，I为单位矩阵，isα(k)为在第k个周期内定子电流值的α分量，isβ(k)为在第k个周期内定子电流值的β分量，ψrα(k)为在第k个周期内转子磁链值的α分量，ψrβ(k)为在第k个周期内转子磁链值的β分量，E为直流侧电压幅值的一半，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压uac的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压ubc的开关函数。
在本实施例中，具体地讲，电机漏感系数σ具体为：
其中：σ为电机漏感系数，Lm为αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感，Lr为转子绕组自感，Ls为定子绕组自感。
αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感Lm具体为：
其中：Lm为αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感，Lms为定转子绕组互感。
定子绕组自感Ls具体为：
Ls＝Lm+Lls
其中：Ls为定子绕组自感，Lm为定转子绕组互感，Lls为定子绕组漏感。
转子绕组自感Lr具体为：
Lr＝Lm+Llr
其中：Lr为转子绕组自感，Lm为αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感，Llr为转子绕组漏感。
转子时间常数Tr具体为：
其中：Tr为转子时间常数，Lr为转子绕组自感，Rr为每相转子电阻在定子侧值的折算值。
步骤S3：将NPC/H两相五电平逆变器的输出中点作为NPC/H两相五电平逆变器的第三相输出，根据电压跳变的限制条件，获取下一个周期对应的所有开关矢量，具体如下：
步骤S3.1：在本实施例中将两相多电平逆变器中电机C相接逆变器，并将电机C相对应的开关函数置为0。
步骤S3.2：参考图2，NPC/H两相五电平逆变器对应的具体开关矢量共有25个，其中有六个开关矢量位于五电平运行区域中。这六个开关矢量由于不能保证电机三相电压的平衡，所以必须将其从25个开关矢量中剔除出去。进而在三电平运行区域中共有19个开关矢量，除此之外并没有冗余的开关矢量。
也就是说，需要根据电压跳变的限制条件，确定出下一个周期对应的能选择的所有开关矢量。其中电压跳变的限制条件即为一个控制周期内单相开关函数变化值不能大于等于2。
在本实施例中，选取的逆变器为NPC/H两相五电平逆变器，同时逆变器的电机C相绕组接逆变器的公共中点，根据一个控制周期内单相开关函数变化值不能大于等于2，从而下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：uac(k)＝uao(k)＝Sa(k)E，ubc(k)＝ubo(k)＝Sb(k)E
S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sa(k)为电机线电压uac在第k个周期内对应的开关函数，uao(k)为逆变器a相在当前周期对应的输出相电压，Sb(k)为电机线电压ubc在第k个周期内对应的开关函数，ubo(k)为逆变器b相在第k个周期内对应的输出相电压，E为直流侧电压幅值的一半。
步骤S4：通过三相电压平衡的线电压幅值限制条件，对步骤S3.2中获取得到的下一个周期对应的能选择的所有开关矢量进行筛选，从下一个周期对应的能选择的所有开关矢量中，确定出所有符合条件的开关矢量。
其中三相电压平衡的线电压幅值限制条件，具体为：
其中：Sa(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UCA的开关函数，N为电平数目。
在本实施例中，由于逆变器选取的是NPC/H两相五电平逆变器，从而本实施例对应的三相电压平衡的线电压幅值限制条件，具体为：
其中：Sa(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压uac的开关函数，Sb(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压ubc的开关函数。
将判断下一个周期对应的能选择的所有开关矢量中哪些开关矢量不符合三相电压平衡的线电压幅值限制条件，将其选出并从下一个周期对应的能选择的所有开关矢量中删除。经过删除之后，在下一个周期对应的能选择的所有开关矢量中保留下来的开关矢量，即为下一个周期对应的所有符合条件的开关矢量。
步骤S5：通过步骤S2获取得到的下一个周期对应的电流值，预测出第k+2个周期对应的电流值。同时根据控制系统的实际需求选取合适的价值函数，将第k+2个周期对应的电流值代入选取的价值函数中，确定出下一个周期对应的所有符合条件的各个开关矢量对应的价值函数，将其中最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。具体如下：
步骤S5.1：由于控制系统的实际需求并不相同，所以价值函数的选取也是不一定的。其价值函数是根据控制系统的实际需求进行选择的。
在本实施例中，价值函数仅涉及电流跟随控制的优化性能指标，即电流跟随优化性能函数，具体为：
其中：g为电流跟随优化性能函数，为在第k+1个周期内定子电流值的α分量，为在第k+1个周期内定子电流值的β分量，为在第k+2个周期内定子电流值的α分量，为在第k+2个周期内定子电流值的β分量。
步骤S5.2：将步骤S2获取得到的下一个周期对应的电流值代入步骤S2中的预测模型中，获取得到第k+2个周期内定子电流值的α分量和第k+2个周期内定子电流值的β分量
步骤S5.3：将下一个周期对应的所有符合条件的各个开关矢量对应的第k+1个周期内定子电流值的α分量第k+1个周期内定子电流值的β分量第k+2个周期内定子电流值的α分量和第k+2个周期内定子电流值的β分量分别代入步骤S5.1中选取的价值函数中，获取得到各个开关矢量对应的价值函数。
S5.4：将各个开关矢量对应的价值函数进行比较，选出价值函数的最小值，并将最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。
参考图4和图5，从中可以发现：电流波形的正弦度及速度控制的效果均较好，动态过程中磁链分量基本维持恒定，输出线电压为五电平，同时满足电机全载半速运行的要求。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构和方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，所述FCS-MPC控制方法具体包括如下步骤：
S1：采样获取当前周期对应的电流值，并在所述两相多电平逆变器上施加当前周期对应的最优开关矢量；
S2：将所述当前周期对应的电流值代入预测模型中，预测下一个周期对应的电流值；
S3：将所述两相多电平逆变器的输出中点作为两相多电平逆变器的第三相输出，根据电压跳变的限制条件，获取下一个周期对应的能选择的所有开关矢量；
S4：判断所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量是否满足三相电压平衡的线电压幅值限制条件，将其中不满足所述三相电压平衡的线电压幅值限制条件的开关矢量进行删除，确定出下一个周期对应的所有符合条件的开关矢量；
S5：将所述下一个周期对应的所有符合条件的各个开关矢量对应的电流值代入设计的价值函数中，将所述所有符合条件的各个开关矢量分别对应的价值函数进行比较，将所述最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。
2.根据权利要求1所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，在步骤S1中，在所述两相多电平逆变器上施加当前周期对应的最优开关矢量中，第一个周期对应的所述最优开关矢量为零矢量。
3.根据权利要求1所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将所述当前周期对应的电流值代入预测模型，预测出所述下一个周期对应的电流值，并将所述下一个周期对应的电流值作为下一个周期起始时刻电流的实际值，所述预测模型，具体为：
其中：
为在第k+1个周期内定子电流值的α分量，为在第k+1个周期内定子电流值的β分量，为在第k+1个周期内转子磁链值的α分量，为在第k+1个周期内转子磁链值的β分量，Rs为每相定子电阻值，Rr为每相转子电阻在定子侧值的折算值，Lm为αβ两相静止坐标系下定转子绕组同轴等效绕组之间的等效互感，Lr为转子绕组自感，σ为电机漏感系数，Ls为定子绕组自感，Tr为转子时间常数，ωr为转子角速度，Ts为定子时间常数，I为单位矩阵，isα(k)为在第k个周期内定子电流值的α分量，isβ(k)为在第k个周期内定子电流值的β分量，ψrα(k)为在第k个周期内转子磁链值的α分量，ψrβ(k)为在第k个周期内转子磁链值的β分量，E为直流侧电压幅值的一半，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k)为在第k个周期内电机线电压UCA的开关函数。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，所述步骤S3获取下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体如下：
S3.1：将所述两相多电平逆变器的输出中点作为两相多电平逆变器的第三相输出，并将所述输出中点对应的开关函数置为0；
S3.2：根据所述电压跳变的限制条件，通过所述输出中点，获取所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，其中所述电压跳变的限制条件即为一个控制周期内单相开关函数变化值不能大于等于2。
5.根据权利要求4所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，在步骤S3.2中，当电机A相连接所述输出中点时，所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k)为在第k个周期内电机线电压UCA的开关函数。
6.根据权利要求4所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，在步骤S3.2中，当电机B相连接所述输出中点时，所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sc(k)为在第k个周期内电机线电压UCA的开关函数。
7.根据权利要求4所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，在步骤S3.2中，当电机C相连接所述输出中点时，所述下一个周期对应的能选择的所有开关矢量，具体为：
其中：S(k+1)i为在第k+1个周期内第i个开关矢量，Sa(k)为在第k个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k)为在第k个周期内电机线电压UBC的开关函数。
8.根据权利要求4所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中的三相电压平衡的线电压幅值限制条件，具体为：
其中：Sa(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UAB的开关函数，Sb(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UBC的开关函数，Sc(k+1)为在第k+1个周期内电机线电压UCA的开关函数，N为电平数目。
9.根据权利要求8所述的一种两相多电平逆变器驱动三相电机的FCS-MPC控制方法，其特征在于，所述步骤S5将最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量，具体如下：
S5.1：根据控制系统的实际需求设置价值函数；
S5.2：将所述下一个周期对应的电流值代入预测模型中，获取第k+2个周期对应的电流值；
S5.3：将所述下一个周期对应的电流值和第k+2个周期对应的电流值代入价值函数中，确定出所述所有符合条件的各个开关矢量分别对应的价值函数；
S5.4：比较所述所有符合条件的各个开关矢量分别对应的价值函数，选出所述价值函数的最小值，将所述最小价值函数对应的开关矢量作为下一个周期的最优开关矢量。
CN201910628128.5A 2019-07-12 2019-07-12 一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法 Pending CN110492819A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910628128.5A CN110492819A (zh) 2019-07-12 2019-07-12 一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910628128.5A CN110492819A (zh) 2019-07-12 2019-07-12 一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110492819A true CN110492819A (zh) 2019-11-22

Family

ID=68547037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910628128.5A Pending CN110492819A (zh) 2019-07-12 2019-07-12 一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110492819A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111277156A (zh) * 2020-03-16 2020-06-12 江苏师范大学 一种无权重因子的多电平逆变器fcs-mpc控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204258614U (zh) * 2014-12-18 2015-04-08 王贵峰 电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统
CN106712555A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 江苏师范大学 一种基于共模电压满意决策的fcs‑mpc方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204258614U (zh) * 2014-12-18 2015-04-08 王贵峰 电压源型多电平变频器自冗余运行拓扑系统
CN106712555A (zh) * 2017-01-19 2017-05-24 江苏师范大学 一种基于共模电压满意决策的fcs‑mpc方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHENG GONG 等: "A Hierarchical Model Predictive Voltage Control for NPC/H-Bridge Converters with a Reduced Computational Burden", 《JOURNAL OF POWER ELECTRONICS》 *
刘为杰等: "基于虚拟磁链定向的NPC三电平逆变器有限控制集模型预测控制", 《电气应用电力电网》 *
卢峥: "《级联型多电平逆变器的SVPWM控制系统》", 30 April 2019 *
吴晓新等: "异步电机模型预测三电平直接电流控制", 《电工技术学报》 *
王钊: "NPC/H桥型五电平变流器控制策略研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111277156A (zh) * 2020-03-16 2020-06-12 江苏师范大学 一种无权重因子的多电平逆变器fcs-mpc控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Muljadi et al. Adjustable ac capacitor for a single-phase induction motor
CN103199790B (zh) 三相四桥臂永磁同步电动机控制系统及控制方法
CN101442289B (zh) 阶梯波反电势无刷直流电机直接转矩控制方法
CN107565865B (zh) 一种六相永磁电机的容错双矢量预测控制方法及装置
CN103401503B (zh) 一种在谐波平面在线辨识双三相电机参数的方法及装置
CN104967365B (zh) 一种五相逆变器双三相电机系统的控制方法
CN106849794B (zh) 五桥臂双永磁电机转矩转速协同模型预测控制装置和方法
CN112117941A (zh) 一种基于模型预测电流控制的开绕组永磁同步电机容错控制方法
CN109839830A (zh) 一种三相交流电机的功率级模拟控制方法及装置
CN107196571A (zh) 一种双电机串联预测型直接转矩控制方法
CN110336318A (zh) 一种单相光伏并网发电系统及控制方法
CN108370226A (zh) 交流旋转电机的控制装置
CN108712064B (zh) 一种电压源逆变器模型预测的共模电压抑制方法
CN105915122B (zh) 基于直接转矩控制的五相逆变器双电机系统容错控制方法
CN113285638B (zh) 一种风力发电机转子侧变换器的功率控制方法及系统
CN110474589A (zh) 一种感应电机效率优化的控制方法
CN110492819A (zh) 一种两相多电平逆变器驱动三相电机的fcs-mpc控制方法
CN112260605B (zh) 五相永磁同步电机缺一相故障直接转矩控制方法
CN106451460B (zh) 一种旋转潮流控制器的等效建模方法
CN109981017B (zh) 一种开路故障下的两单元同相位永磁同步电机容错控制系统及方法
CN109450316B (zh) 基于pwm的直驱式风机的简化方法及系统
GB2411252A (en) Controlling a generator with varying speed
CN111541409B (zh) 基于调制函数的五相永磁同步电机单相开路故障svpwm控制方法
CN110289629B (zh) 一种不平衡电网下基于拓展功率的dfig虚拟同步控制方法
CN209389723U (zh) 一种十八相直驱永磁同步风电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191122

RJ01 Rejection of invention patent application after publication