CN113794390B - 一种三相npc变换器的事件触发滑模预测控制方法 - Google Patents

一种三相npc变换器的事件触发滑模预测控制方法 Download PDF

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Abstract

一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，属于电力电子控制技术领域。解决了现有变换器控制方法均存在鲁棒性能差、暂态响应慢、开关损耗大的问题。本发明根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型；根据建立的动态模型，获取待控制的变量及变量对应的参考值，利用电压调节环，获得电压调节信号，使直流输出电压趋近参直流电压参考值，利用电流跟踪环，使交流电网电流跟踪电网电流参考值，利用性点电压平衡环，消除中性点电压差，实现对三相NPC变换器预测控制。本发明适用于变换器控制。

Description

一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法
技术领域
本发明属于电力电子控制技术领域。
背景技术
两电平变换器广泛地应用于中、低压领域，在高压应用场合，虽然可以采用多个开关器件的串并联来缓解器件的过压问题，但这样会带来开关器件的动态/静态的均压和均流等问题，增加技术上的不确定因素，降低系统可靠性。为了解决这个问题，学者们开展了三电平乃至更多电平的变换器的研究，以应用于高压大功率系统。与两电平变换器相比，三电平和多电平变换器的调制电平数增加，调制波形阶梯数增多，与目标调制波更加接近；调制电平数的增多也降低了输出电压的跳变；输出电压的谐波含量减少；开关器件的等效开关频率得到提高，进而减少损耗，提高效率。
事件触发控制是一种控制机制，即控制器仅在某个事件发生时执行控制动作，而不是像传统数字控制系统中那样周期性地执行。对于功率变换器，事件触发控制可以减少开关损耗。另外，当变换器在微电网中互联工作时，事件触发控制可以降低通信流量，进而减小网络丢包的可能性，提升通信可靠性。
在变换器的事件触发控制方面，目前已经有一些研究成果，但仅限于拓扑较为简单的直流/直流小功率变换器，在大功率联网工作的交流/直流变换器方面，还未有相关研究工作。在控制算法方面，工业中典型的变换器控制算法为线性比例-积分-微分(PID)控制器，但是当系统中存在参数变化、非线性和负载干扰时，PID控制器性能将明显下降。为了弥补线性控制器的缺点，近年来有较多先进的非线性控制方法用于功率变换器的控制，包括滑模控制，自适应控制，模型预测控制等。
但是现有的变换器控制方法均存在鲁棒性能差、暂态响应慢、开关损耗大等问题。
发明内容
本发明是为了解决现有变换器控制方法均存在鲁棒性能差、暂态响应慢、开关损耗大的问题，提出了一种三相NPC(Neutral Point Clamped,中性点钳位)变换器的事件触发滑模预测控制方法。
本发明所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，包括：
步骤一、根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型；
步骤二、根据步骤一建立的动态模型，获取待控制的变量及变量对应的参考值，所述待控制的变量为：直流输出电压，交流电网电流和中性点电压差；参考值包括：α轴目标电流参考值
Figure BDA0003269684170000021
β轴目标电流参考值
Figure BDA0003269684170000022
和直流输出电压的参考值
Figure BDA0003269684170000023
步骤三、利用电压调节环，通过二阶超螺旋滑模控制器(SOSMC)，获得电压调节信号，使直流输出电压x1趋近参直流电压参考值，利用电流跟踪环，通过采用事件触发模型预测控制器，使交流电网电流跟踪电网电流参考值，利用性点电压平衡环，消除中性点电压差，实现对三相NPC变换器预测控制。
进一步地，本发明中，步骤一中，根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型的过程为：
采集三相NPC变换器的输入三相电网电压van，vbn，vcn，输入三相电流ia，ib，ic，以及占空比控制信号ua，ub，uc，分别通过旋转坐标变换{·}αβγ＝T{·}abc将对采集的数据进行坐标转换，得到αβγ坐标系下α轴和β轴的电压vα，vβ，α轴和β轴的电流iα，iβ，α轴、β轴和γ轴开关控制信号uα，uβ，uγ；
其中，van为A相相电压，vbn为B相相电压，vcn为C相相电压，ia为A相相电流，ib为B相相电流，ic为C相相电流，ua为A相开关控制信号，ub为B相开关控制信号，uc为C相开关控制信号；其中，
Figure BDA0003269684170000024
利用坐标转换后得到的数据建立三相NPC变换器的动态模型。
进一步地，本发明中，步骤一中所述的三相NPC变换器的动态模型为：
Figure BDA0003269684170000025
Figure BDA0003269684170000026
Figure BDA0003269684170000031
式中：L为滤波电感，C为变换器直流输出侧关于中性点对称的两个电容的容值，RL为直流输出侧负载，x1＝Vc1+Vc2为直流输出电压，x2＝Vc1+Vc2为中性点电压差，其中Vc1、Vc2分别为中性点上侧和下侧的电容电压，iαβ＝[iα iβ]T为坐标变换后的电网电流，vαβ＝[vα vβ]T为坐标变换后的电网电压，uαβ＝[uα uβ]T为坐标变换后的开关信号，
Figure BDA0003269684170000032
为uαβ的转置，
Figure BDA0003269684170000033
分别为x1、x2的一阶导数。
进一步地，本发明中，步骤二中，直流输出电压的参考值
Figure BDA0003269684170000034
取值范围为：600V～800V。
进一步地，本发明中，α轴、β轴目标电流参考值的计算方法为：
利用设定的瞬时无功功率参考值
Figure BDA0003269684170000035
和
Figure BDA0003269684170000036
计算α轴和β轴的电流参考值
Figure BDA0003269684170000037
其中，
Figure BDA0003269684170000038
为电流参考值。
进一步地，本发明中，步骤三中，二阶超螺旋滑模控制器为：
Figure BDA0003269684170000039
其中，ez＝z*-z，λdc是二阶超螺旋滑模控制器输出信号，αdc为二阶超螺旋滑模控制器参数，
Figure BDA00032696841700000310
x1/2＝z，z是被控变量，t为时间，udc是二阶超螺旋滑模控制器输出信号。
进一步地，本发明中，所述利用电流跟踪环，通过事件触发模型预测控制器，使交流电网电流跟踪电网电流参考值的过程为：
利用事件触发模型预测控制器通过控制三个桥臂的开关变量Sx(x＝a，b，c)，控制电压矢量v，通过电压v的变化，对坐标变换后的α轴目标电流iα和β轴目标电流iβ进行控制，实现对交流电网电流跟踪电网电流参考值；
所述电压矢量v
Figure BDA00032696841700000311
式中，
Figure BDA0003269684170000041
vaN为a点对N点的电压，vbN为b点对N点的电压，vcN为c点对N点的电压；
对公式二简化：
Figure BDA0003269684170000042
其中，得电压矢量
Figure BDA0003269684170000043
通过控制电压矢量v实现对电流iαβ进行控制；在控制过程中，控制电压矢量v使代价函数g0最小，所述代价函数为：
Figure BDA0003269684170000044
进一步地，本发明中，事件触发模型预测控制器(ETMPC)控制三个桥臂的开关变量Sx(x＝a，b，c)的过程为：判断不等式：
Figure BDA0003269684170000045
是否成立，若成立，事件触发模型预测控制器进行一次控制信号的计算和输出，若不成立，事件触发模型预测控制器保持原有输出，其中ρ为事件触发阈值。
进一步地，本发明中，步骤三中，中性点电压平衡环，消除中性点电压差的过程为：
利用直流输出侧上下两电容的电压动态离散时间值对代价函数进行更新，实现对中性点电压的控制：更新后的代价函数为：
Figure BDA0003269684170000046
其中，Vc1(k+1)和Vc2(k+1)分别表示直流输出侧上下两电容离散电压。
进一步地，本发明中，直流输出侧上下两电容离散电压Vc1(k+1)和Vc2(k+1)的获得方法为：
将直流输出侧上下两电容的电压动态方程：
Figure BDA0003269684170000047
写成离散时间形式：
Figure BDA0003269684170000051
获得，其中Ts为采用时间，ic1(k)、ic2(k)为分别流过上下两电容的电流，ic1(k)、ic2(k)的大小取决于开关状态和负载电流，计算：
Figure BDA0003269684170000052
其中iload(k)为负载电流，H1n、H2n(n＝a，b，c)定义为：
Figure BDA0003269684170000053
本发明中所述方法提高了三相三电平中性点钳位变换器控制系统的鲁棒性能和暂态响应性能，同时能够降低功率开关损耗，延长开关使用寿命，还能够降低网络通信强度，提升通信可靠性。本发明的控制方案由三个控制环组成：电压调节环，电流跟踪环和中性点电压平衡环。其中，电压调节环采用二阶超螺旋滑模控制器，以获得其对外界干扰的不敏感性和有限时间收敛性，实现对恒值直流输出电压的调节；电流跟踪环采用事件触发预测控制，使得控制器间歇地工作，直接输出开关信号，实现对双轴正弦交流电流的跟踪；中性点电压平衡环计算出直流侧上下两电容的电压动态，并且将电压差值叠加到电流跟踪环的代价函数中，进而消除电容电压差。系统(三相三电平中性点钳位变换器)仿真结果表明，在本发明方法控制下，系统的直流输出电压得到有效调节，交流电流得到有效跟踪，中性点电压差得到消除，更重要的是，控制器可以仅在需要时工作，而无需连续工作，提高了系统的鲁棒性能和暂态响应速度。
附图说明
图1为三相NPC变换器电路结构图；
图2为三相NPC变换器总控制框图；
图3为未采用事件触发机制时直流输出电压响应图；
图4为采用事件触发机制后直流输出电压响应图；
图5为三相电网电流波形图；
图6为单相电网电压波形和对应相电流波形对比图；
图7为直流侧上下两电容电压变化曲线对比图；
图8为未采用事件触发机制时传统方法获得的电流谐波图；
图9为未采用事件触发机制时滑模控制获得的电流谐波图；
图10为采用事件触发机制时传统方法获得的电流谐波图；
图11为采用事件触发机制时滑模控制获得的电流谐波图；
图12为传统方法的事件触发信号图；
图13为滑模控制的事件触发信号图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，包括：
步骤一、根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型；
步骤二、根据步骤一建立的动态模型，获取待控制的变量及变量对应的参考值，所述待控制的变量为：直流输出电压，交流电网电流和中性点电压差；
步骤三、利用电压调节环，通过二阶超螺旋滑模控制器(SOSMC)，获得电压调节信号，使直流输出电压x1趋近参直流电压参考值，利用电流跟踪环，通过采用事件触发模型预测控制器，使交流电网电流跟踪电网电流参考值，利用性点电压平衡环，消除中性点电压差，实现对三相NPC变换器预测控制。
本实施方式中，建立三相NPC(Neutral Point Clamped,中性点钳位)变换器的动态模型，确定三相三电平中性点钳位变换器的控制目标具体为：
(1)在电压调节环，调节直流输出电压x1，即
Figure BDA0003269684170000061
为直流输出电压的参考值；
(2)在电流跟踪环，跟踪交流电网电流iα，iβ，即
Figure BDA0003269684170000071
其中
Figure BDA0003269684170000072
分别为α轴、β轴目标电流，基于电压环控制得到；
(3)在中性点电压平衡环，消除中性点电压差，即x2→0。
进一步地，本发明中，步骤一中，根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型的过程为：
采集三相NPC变换器的输入三相电网电压van，vbn，vcn，输入三相电流ia，ib，ic，以及占空比控制信号ua，ub，uc，分别通过旋转坐标变换{·}αβγ＝T{·}abc将对采集的数据进行坐标转换，得到αβγ坐标系下α轴和β轴的电压vα，vβ，α轴和β轴的电流iα，iβ，α轴、β轴和γ轴开关控制信号uα，uβ，uγ；
其中，van为A相相电压，vbn为B相相电压，vcn为C相相电压，ia为A相相电流，ib为B相相电流，ic为C相相电流，ua为A相开关控制信号，ub为B相开关控制信号，uc为C相开关控制信号；其中，
Figure BDA0003269684170000073
利用坐标转换后得到的数据建立三相NPC变换器的动态模型。
进一步地，本发明中，步骤一中所述的三相NPC变换器的动态模型为：
Figure BDA0003269684170000074
Figure BDA0003269684170000075
Figure BDA0003269684170000076
式中：L为滤波电感，C为变换器直流输出侧关于中性点对称的两个电容容值，RL为直流输出侧负载，x1＝Vc1+Vc2为直流输出电压，x2＝Vc1-Vc2为中性点电压差，其中Vc1、Vc2分别为中性点上侧和下侧的电容电压，iαβ＝[iα iβ]T为坐标变换后的电网电流，vαβ＝[vα vβ]T为坐标变换后的电网电压，uαβ＝[uα uβ]T为坐标变换后的开关信号，
Figure BDA0003269684170000081
为uαβ的转置，
Figure BDA0003269684170000082
分别为x1、x2的一阶导数。
进一步地，本发明中，步骤二中，直流输出电压的参考值
Figure BDA0003269684170000083
取值范围为：600V～800V。
进一步地，本发明中，α轴、β轴目标电流参考值的计算方法为：
利用设定的瞬时无功功率参考值：
Figure BDA0003269684170000084
和
Figure BDA0003269684170000085
计算α轴和β轴的电流参考值
Figure BDA0003269684170000086
其中，
Figure BDA0003269684170000087
为电流参考值。
进一步地，本发明中，步骤三中，二阶超螺旋滑模控制器为：
Figure BDA0003269684170000088
其中，ez＝z*-z，λdc是二阶超螺旋滑模控制器输出信号，αdc为二阶超螺旋滑模控制器参数，
Figure BDA0003269684170000089
x1/2＝z，z是被控变量，t为时间，udc是二阶超螺旋滑模控制器输出信号。
进一步地，本发明中，所述利用电流跟踪环，通过事件触发模型预测控制器，使交流电网电流跟踪电网电流参考值的过程为：
利用事件触发模型预测控制器通过控制三个桥臂的开关变量Sx(x＝a，b，c)，控制电压矢量v，通过电压v的变化，对坐标变换后的α轴目标电流iα和β轴目标电流iβ进行控制，实现对交流电网电流跟踪电网电流参考值；
所述电压矢量v：
Figure BDA00032696841700000810
式中，
Figure BDA00032696841700000811
vaN为a点对N点的电压，vbN为b点对N点的电压，vcN为c点对N点的电压；
对公式二简化：
Figure BDA0003269684170000091
其中，得电压矢量
Figure BDA0003269684170000092
通过控制电压矢量v实现对电流iαβ进行控制；在控制过程中，控制电压矢量v使代价函数go最小，所述代价函数为：
Figure BDA0003269684170000093
本实施方式中，电流跟踪环采用事件触发模型预测控制器，分别对α轴和β轴的电流进行跟踪。定义瞬时无功功率参考值为
Figure BDA0003269684170000094
其中
Figure BDA0003269684170000095
则可以计算得到α轴和β轴的电流参考值
Figure BDA0003269684170000096
三相NPC(Neutral Point Clamped，中性点钳位)变换器任意一相的开关状态可由表1表示，其中“1”表示开关导通，“0”表示开关断开。
表1：三相三电平中性点钳位变换器任意一相开关状态表
S<sub>x</sub> S<sub>x1</sub> S<sub>x2</sub> S<sub>x3</sub> S<sub>x4</sub> V<sub>x0</sub>
+ 1 1 0 0 V<sub>dc</sub>/2
0 0 1 1 0 0
- 0 1 1 0 -V<sub>dc</sub>/2
可以看到，每一相具有三种开关状态，三相共有27种开关状态，对应如下27个控制电压矢量：
电压矢量v：
Figure BDA0003269684170000097
其中
Figure BDA0003269684170000098
代价函数为：
Figure BDA0003269684170000099
将公式六代入到公式二中，寻找使得代价函数公式八获得最小值的电压矢量，然后输出相应的开关状态。
进一步地，本发明中，事件触发模型预测控制器(ETMPC)控制三个桥臂的开关变量Sx(x＝a，b，c)的过程为：判断不等式：
Figure BDA0003269684170000101
是否成立，若成立，事件触发模型预测控制器进行一次控制信号的计算和输出，若不成立，事件触发模型预测控制器保持原有输出。引入事件触发控制机制减小了功率开关损耗，其中ρ为事件触发阈值，所述事件触发阈值可根据实际情况进行设定。
进一步地，本发明中，步骤三中，中性点电压平衡环，消除中性点电压差的过程为：
利用直流输出侧上下两电容的电压动态离散时间值对代价函数进行更新，实现对中性点电压的控制：更新后的代价函数为：
Figure BDA0003269684170000102
其中，Vc1(k+1)和Vc2(k+1)分别表示直流输出侧上下两电容离散电压。
进一步地，本发明中，直流输出侧上下两电容离散电压Vc1(k+1)和Vc2(k+1)的获得方法为：
将直流输出侧上下两电容的电压动态方程：
Figure BDA0003269684170000103
写成离散时间形式：
Figure BDA0003269684170000104
获得，其中Ts为采用时间，ic1(k)、ic2(k)为分别流过上下两电容的电流，ic1(k)、ic2(k)的大小取决于开关状态和负载电流，计算：
Figure BDA0003269684170000105
其中iload(k)为负载电流，H1n、H2n(n＝a，b，c)定义为：
Figure BDA0003269684170000111
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
对本发明提出的控制方案进行仿真验证，用仿真结果证明本发明的有效性。为了显示本发明的优越性，采用传统控制方法(PI控制器)作为结果参照。
A、系统参数说明
表1系统参数，电阻负载在0.2s时刻接入有源前端的直流输出端。q*设为0KVAr以达到单位功率因数。
表1系统参数
Figure BDA0003269684170000112
B、实验结果分析
实验结果分析如下：
图3显示了未采用事件触发机制时直流输出电压响应，可以看到，本发明方法(SM)比传统PI方法具有明显优势，本发明的电压压降仅5V，而传统PI方法的电压压降为55V，本发明的过渡时间为60ms，而传统PI方法的过渡时间为260ms。图4显示了采用事件触发机制时直流输出电压响应，可以看到，引入事件触发机制后，本发明方法的电压压降和过渡时间基本不变，而传统PI方法的电压压降则增大了22V，过渡时间也延长。图5显示了本发明方法下所获得的三相电网电流，为三相对称正弦波形，说明电流跟踪环工作正常。图6显示了一相电网电压和对应相的电网电流，可以看到两者完全没有相位差，实现了单位功率因数控制。图7为本发明方法作用下直流侧上下两电容的电压，图中Vc1 Vc2分别表示直流输出侧上下两电容离散电压，可以看到两电压基本重合，电压差得到了消除。图8为未采用事件触发机制时传统PI方法作用下的电流谐波分布情况，可以看到其电流总畸变率为3.84％，图9为未采用事件触发机制时滑模控制方法作用下的电流谐波分布情况，其电流总畸变率为2.04％，说明本发明方法所获得的电流质量要更高。图10为采用事件触发机制时传统PI方法作用下的电流谐波分布情况，电流总畸变率为4.11％，图11为采用事件触发机制时滑模控制方法作用下的电流谐波分布情况，电流总畸变率为2.80％，说明本发明方法在引入事件触发机制后，仍能获得更高质量的电网电流。图12和图13分别为传统PI方法和本发明方法的触发信号图，可以看到，两者基本一致，且都是离散的，说明控制器并没有连续地工作，仅是间歇性地在达到触发阈值之后进行工作，因此事件触发控制可以减小功率开关的动作次数，进而降低开关损耗，延长开关使用寿命。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (8)

1.一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一、根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型；
步骤二、根据步骤一建立的动态模型，获取待控制的变量及变量对应的参考值，所述待控制的变量包括：直流输出电压，交流电网电流和中性点电压差；参考值包括：α轴目标电流参考值
Figure FDA0003681368670000011
β轴目标电流参考值
Figure FDA0003681368670000012
和直流输出电压的参考值
Figure FDA0003681368670000013
步骤三、利用电压调节环，通过二阶超螺旋滑模控制器，获得电压调节信号，使直流输出电压x1趋近直流电压参考值，利用电流跟踪环，通过采用事件触发模型预测控制器，使交流电网电流跟踪电网电流参考值，利用中性点电压平衡环，消除中性点电压差，实现对三相NPC变换器预测控制；
所述利用电流跟踪环，通过采用事件触发模型预测控制器，使交流电网电流跟踪电网电流参考值的过程为：
利用事件触发模型预测控制器通过控制三个桥臂的开关变量Sx(x＝a，b，c)，控制电压矢量υ，通过电压矢量υ的变化，对坐标变换后的α轴目标电流iα和β轴目标电流iβ进行控制，实现对交流电网电流跟踪电网电流参考值；
所述电压矢量υ：
Figure FDA0003681368670000014
式中，
Figure FDA0003681368670000015
υaN为A相桥臂的交流电压输入点a对中性点N的电压，υbN为B相桥臂的交流电压输入点b对中性点N的电压，υcN为C相桥臂的交流电压输入点c对中性点N的电压；
对步骤一中所述的三相NPC变换器的动态模型简化：
Figure FDA0003681368670000016
其中，得电压矢量
Figure FDA0003681368670000017
通过控制电压矢量υ实现对电网电流iαβ进行控制；在控制过程中，控制电压矢量υ使代价函数g0最小，所述代价函数为：
Figure FDA0003681368670000021
利用事件触发模型预测控制器通过控制三个桥臂的开关变量Sx(x＝a，b，c)的过程为：判断不等式：
Figure FDA0003681368670000022
是否成立，若成立，事件触发模型预测控制器进行一次控制信号的计算和输出，若不成立，事件触发模型预测控制器保持原有输出，其中ρ为事件触发阈值。
2.根据权利要求1所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，步骤一中，根据三相NPC变换器的电路拓扑结构，建立三相NPC变换器的动态模型的过程为：
采集三相NPC变换器的输入三相电网电压υan，υbn，υcn，输入三相电流ia，ib，ic，以及占空比控制信号ua，ub，uc，分别通过旋转坐标变换{·}αβγ＝T{·}abc将对采集的数据进行坐标转换，得到αβγ坐标系下α轴和β轴的电压υα和υβ，α轴和β轴的电流iα，iβ，α轴、β轴和γ轴开关控制信号uα，uβ，uγ；
其中，υan为A相相电压，υbn为B相相电压，υcn为C相相电压，ia为A相相电流，ib为B相相电流，ic为C相相电流，ua为A相开关控制信号，ub为B相开关控制信号，uc为C相开关控制信号；其中,
Figure FDA0003681368670000023
利用坐标转换后得到的数据建立三相NPC变换器的动态模型。
3.根据权利要求2所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，步骤一中所述的三相NPC变换器的动态模型为：
Figure FDA0003681368670000031
Figure FDA0003681368670000032
Figure FDA0003681368670000033
式中：L为滤波电感，C为变换器直流输出侧关于中性点对称的两个电容的容值，RL为直流输出侧负载，x1＝Vc1+Vc2为直流输出电压，x2＝Vc1-Vc2为中性点电压差，其中Vc1、Vc2分别为中性点上侧和下侧的电容电压，iαβ＝[iα iβ]T为坐标变换后的电网电流，υαβ＝[υα υβ]T为坐标变换后的电网电压，uαβ＝[uα uβ]T为坐标变换后的开关控制信号，
Figure FDA0003681368670000034
为uαβ的转置，
Figure FDA0003681368670000035
分别为x1、x2的一阶导数。
4.根据权利要求3所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，步骤二中，变量对应的参考值中的直流输出电压的参考值
Figure FDA0003681368670000036
取值范围为：600V～800V。
5.根据权利要求4所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，α轴目标电流参考值
Figure FDA0003681368670000037
β轴目标电流参考值
Figure FDA0003681368670000038
的计算方法为：
利用设定的瞬时无功功率参考值
Figure FDA0003681368670000039
和
Figure FDA00036813686700000310
计算α轴和β轴的目标电流参考值
Figure FDA00036813686700000311
其中，
Figure FDA00036813686700000312
Figure FDA00036813686700000313
为电网电流参考值。
6.根据权利要求5所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，步骤三中，二阶超螺旋滑模控制器为：
Figure FDA00036813686700000314
其中，ez＝z*-z，λdc是二阶超螺旋滑模控制器参数,αdc为二阶超螺旋滑模控制器参数，
Figure FDA00036813686700000315
x1/2＝z，z是被控变量，t为时间，udc是二阶超螺旋滑模控制器输出信号。
7.根据权利要求6所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，步骤三中，利用中性点电压平衡环，消除中性点电压差的过程为：
利用直流输出侧上下两电容的电压动态离散时间值对代价函数进行更新，实现对中性点电压的控制：更新后的代价函数为：
Figure FDA0003681368670000041
其中，Vc1(k+1)和Vc2(k+1)分别表示直流输出侧上下两电容离散电压。
8.根据权利要求7所述的一种三相NPC变换器的事件触发滑模预测控制方法，其特征在于，直流输出侧上下两电容离散电压Vc1(k+1)和Vc2(k+1)的获得方法为：
将直流输出侧上下两电容的电压动态方程：
Figure FDA0003681368670000042
写成离散时间形式：
Figure FDA0003681368670000043
其中Ts为采用时间，ic1(k)、ic2(k)为分别流过上下两电容的电流，ic1(k)、ic2(k)的大小取决于开关状态和负载电流，计算：
Figure FDA0003681368670000044
其中iload(k)为负载电流，H1n、H2n(n＝a，b，c)定义为：
Figure FDA0003681368670000045
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