CN117614300B - T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法 - Google Patents

T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法。方法包括：接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到αβγ坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；基于所述关系方程构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，采用SPWM控制输入电压。本申请在不平衡负载下表现出优越的性能。在参考坐标系中，通过最小化成本函数，逆变器能够在不平衡和非线性负载下稳定运行，产生具有一定质量的输出电压波形。

Description

T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法
技术领域
本申请涉及逆变器控制技术领域，尤其涉及一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法和系统。
背景技术
新能源发电与电力电子技术密切相关，不论是大规模集中发电还是分布式发电，都需要逆变器或整流器进行控制。鉴于新能源系统的分散性和不确定性，传统的中心供电方式已不再满足需求，因此分布式供电系统备受关注。在这种系统中，电力电子装置会处理发电设备产生的电能，然后将其直接供应给负载，从而显著减少电力传输损耗。逆变器是电力电子设备的核心组成部分，对系统的可靠性和电能质量至关重要。此外，在分布式系统中，负载情况更加复杂，包括单相负载和多相不平衡负载等情形。
三相四桥臂逆变器是一种高效、可靠、性能卓越的电力电子设备，其控制策略是一个重要的研究领域。存在多种可选的控制策略，如双闭环控制、下垂控制、无差拍控制、复合控制等。目前，基于双闭环控制策略最为常见，它能够实现对三相输出电压和电流的稳定控制，但也面临不平衡负载和非线性负载的挑战，例如增加输出电压谐波和系统动态性和稳态性能一般等问题。
在三相四桥臂逆变器应对不平衡负载时，电流和电压会出现不对称现象，从而对逆变器的性能和稳定性产生一定影响，例如增加输出电流和电压的谐波，降低输出功率等。
现有技术的缺点：现有逆变器控制策略带不平衡负载及非线性负载能力差，输出电压谐波含量高，系统动态及稳态性能一般。
在三相四桥臂逆变器带不平衡负载时，输出电流和电压会出现不对称现象，会对逆变器的性能和稳定性产生一定的影响，例如输出电流和电压的谐波增加、输出功率的下降等。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法和系统，本申请能够针对性的解决现有的问题。为了解决这些问题，本申请关注三相四桥臂T型三电平逆变器，采用一种连续控制集的模型预测控制策略，以实现逆变器能够快速、稳定输出三相交流电压。
基于上述目的，本申请提出了一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法，包括：
接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；
通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；
基于所述关系方程构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；
对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；
将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，采用SPWM控制输入电压。
基于上述目的，本申请还提出了一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制系统，包括：
关系模型模块，用于接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；
关系方程模块，用于通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到αβγ坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；
代价函数模块，用于基于所述关系方程构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；
输入电压模块，用于对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；
电压控制模块，用于将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，采用SPWM控制输入电压。
总的来说，本申请的优势及给用户带来的体验在于：本申请以三相四桥臂T型三电平逆变器为研究对象，提出了一种新的连续控制集模型预测控制策略(CCS-MPC)，在不平衡负载下表现出优越的性能。在参考坐标系中，通过最小化成本函数，逆变器能够在不平衡和非线性负载下稳定运行，产生具有一定质量的输出电压波形。
附图说明
在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。
图1示出本申请的三相四桥臂T型三电平逆变器拓扑图。
图2示出根据本申请实施例的三相四桥臂T型三电平逆变器的模型预测控制策略图。
图3为根据本申请实施例的仿真实验所带非线性负载电路图。
图4(a)为不平衡负载下的三相电压示意图；图4 (b)为不平衡负载下的b相电压THD值示意图；图4 (c)为不平衡负载下的三相电流示意图。
图5(a)为非线性负载下的三相电压示意图；图5 (b)为非线性负载下的b相电压THD值示意图；图5 (c)为非线性负载下的三相电流示意图。
图6示出根据本申请实施例的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制系统的构成图。
图7示出了本申请一实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
图8示出了本申请一实施例所提供的一种存储介质的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
连续控制集模型预测控制策略（Continuous Control Set Model PredictiveControl，简称CCS-MPC）是一种用于动态系统控制的先进控制方法。它结合了模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）和连续控制集（Continuous Control Set）的概念，使用系统的数学模型进行多步预测，然后优化当前时刻的控制输入，以最小化预测时段内的性能指标。MPC在每个采样时刻都会进行重新优化，从而能够应对系统动态变化和不确定性，以更好地处理系统的连续状态和控制输入。
本申请提出了三相四桥臂T型三电平逆变器，并采用CCS-MPC控制策略。在参考坐标系中，通过最小化成本函数，逆变器能够在不平衡和非线性负载下稳定运行，产生具有一定质量的输出电压波形。具体实现方式如下：
三相四臂逆变器是一种常用的电力电子变换器，可以将直流（DC）能量转换为交流（AC）能量。其拓扑如图1所示。三相四臂逆变器的典型特性是增加了一个中性线支路N和一个平滑电感器Ln，它们为零序电流提供了一条路径，同时满足电气设备对中性线的要求。
在图1中，V DC 是直流母线电压，Su，Sv，Sw，Sf代表16个电源开关，L和C分别是滤波电感和电容。在逆变器的输出侧，可以通过调节电源开关来产生三相电压。
首先是系统建模部分，输出电压和电流之间的关系可以从图1中得到，其表示为：
（1）
通过基尔霍夫定律我们可以得到下式：
（2）
通过变换式(1)，我们得到：
（3）
通过克拉克变换将等式 3 转换为以下等式：
（4）
其次进入模型预测控制算法部分，在这部分我们通过构造代价函数，对代价函数求导求极值的方法得到了我们的输入电压值。我们的目的是通过PWM调节得到一组输入电压使得输出电压最接近期望值，构造代价函数量化我们这个需求：
（5）
其中为k+2时刻的输出电压期望值，/>为k+2时刻的输出电压。
通过离散化等式(4)，我们得到：
（6）
假设负载电流在采样周期内不会突变：
（7）
构造的代价函数为负载电压的均方误差，选取k+2时刻是由于考虑了控制延时。为简化计算，考虑负载电流不会突变，在一个周期内可以近似，结合等式6，7我们得到k+2时刻的负载电压：
（8）
要得到一组输入电压使得输出电压最接近期望值，就需要求代价函数的极小值，求极值必然要求导，因此，我们对于代价函数求一阶导和二阶导，得到二阶导都大于零，说明一阶导单调递增，即一阶导的过零点是代价函数的极小值点，说明一阶导的过零点就是我们要求的输入电压，我们对输入电压求偏导得：
（9）
结合等式8，9我们得到关于输入电压的方程：
（10）
通过线性插值法我们得到：
（11）
将其带入等式（10）：
（12）
其中，V xf (k)表示αβγ坐标系下的输入电压，k表示时刻，V Cx 表示αβγ坐标系下的输出电压，i x (k)表示αβγ坐标系下的逆变器输出电流，i ox (k)表示αβγ坐标系下的负载电流，表示αβγ坐标系下的输出电压期望值，x=α，β，γ，L和C分别是滤波电感和电容，L n 为平滑电感器，T s 是控制周期。
图2展示了三相四桥臂逆变器的控制策略流程，包括以下过程：
接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；
通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；
构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；
对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；
将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，采用SPWM控制输入电压。
转换到ABC坐标系下：
（13）
其中，V xf 表示ABC坐标系下的输入电压，x=u，v，w。
N相电压可以表示为：
（14）
（15）
V xo 表示ABC坐标系下的N相电压，x=u，v，w。
通过上述方程就可以采用SPWM来控制输入电压。
本申请建立了仿真模型来验证理论的正确性。仿真结果发现，本申请所提策略能够稳定带不平衡负载和非线性负载，输出电压为正弦波，不平衡负载和非线性负载形况下b相的THD值分别为1.36%和3.13%，符合预期。图3为仿真实验所带非线性负载。其中图4 (a)为不平衡负载下的三相电压示意图；图4 (b)为不平衡负载下的b相电压THD值示意图；图4(c)为不平衡负载下的三相电流示意图。图5 (a)为非线性负载下的三相电压示意图；图5(b)为非线性负载下的b相电压THD值示意图；图5 (c)为非线性负载下的三相电流示意图。从仿真结果可以看出，本申请在不平衡负载下表现出优越的性能。在参考坐标系中，通过最小化成本函数，逆变器能够在不平衡和非线性负载下稳定运行，产生具有一定质量的输出电压波形。
申请实施例提供了一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制系统，该系统用于执行上述实施例所述的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法，如图6所示，该系统包括：
关系模型模块601，用于接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；
关系方程模块602，用于通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到αβγ坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；
代价函数模块603，用于基于所述关系方程构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；
输入电压模块604，用于对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；
电压控制模块605，用于将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，采用SPWM控制输入电压。
本申请的上述实施例提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制系统与本申请实施例提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法对应的电子设备，以执行上T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法。本申请实施例不做限定。
请参考图7，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种电子设备的示意图。如图7所示，所述电子设备20包括：处理器200，存储器201，总线202和通信接口203，所述处理器200、通信接口203和存储器201通过总线202连接；所述存储器201中存储有可在所述处理器200上运行的计算机程序，所述处理器200运行所述计算机程序时执行本申请前述任一实施方式所提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法。
其中，存储器201可能包含高速随机存取存储器（RAM：Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口203（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网、广域网、本地网、城域网等。
总线202可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器200在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本申请实施例任一实施方式揭示的所述T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法可以应用于处理器200中，或者由处理器200实现。
处理器200可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器200中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器200可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器201，处理器200读取存储器201中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本申请实施例提供的电子设备与本申请实施例提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法出于相同的发明构思，具有与其采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
本申请实施方式还提供一种与前述实施方式所提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法对应的计算机可读存储介质，请参考图8，其示出的计算机可读存储介质为光盘30，其上存储有计算机程序（即程序产品），所述计算机程序在被处理器运行时，会执行前述任意实施方式所提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法。
需要说明的是，所述计算机可读存储介质的例子还可以包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他光学、磁性存储介质，在此不再一一赘述。
本申请的上述实施例提供的计算机可读存储介质与本申请实施例提供的T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法出于相同的发明构思，具有与其存储的应用程序所采用、运行或实现的方法相同的有益效果。
需要说明的是：
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备有固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器( DSP )来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制方法，其特征在于，包括：
接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；
通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到αβγ坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；
基于所述关系方程构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；
对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；
将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，其中N相包括u相、v相、和w相，采用SPWM控制输入电压；
所述代价函数为：
；
其中为k+2时刻的输出电压期望值，/>为k+2时刻的输出电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述输入电压表示为：
；
其中，表示αβγ坐标系下的输入电压，k表示时刻，/>表示αβγ坐标系下的输出电压，/>表示αβγ坐标系下的逆变器输出电流，/>表示αβγ坐标系下的负载电流，/>表示αβγ坐标系下的输出电压期望值，x=α，β，γ，L和C分别是滤波电感和电容，Ln为平滑电感器，Ts是控制周期。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
通过下式将所述输入电压转换到ABC坐标系下：
；
其中，表示ABC坐标系下的输入电压，x=u，v，w。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述N相电压表示为：
；
表示ABC坐标系下的N相电压，x=u，v，w。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述三相四桥臂逆变器的负载为非线性负载或不平衡负载。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述三相四桥臂逆变器的负载电流在采样周期内不突变。
7.一种T型三电平三相四桥臂逆变器连续模型预测控制系统，使用权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，包括：
关系模型模块，用于接收三相四桥臂逆变器的输出电流和输出电压，并建立所述输出电流和输出电压之间的关系模型；
关系方程模块，用于通过基尔霍夫定律和克拉克变换，将所述关系模型进行转化，得到αβγ坐标系下的输出电流和输出电压之间的关系方程；
代价函数模块，用于基于所述关系方程构造关于输入电压和输出电压期望值的代价函数；
输入电压模块，用于对所述代价函数求一阶导和二阶导，将所述代价函数的一阶导的过零点作为输入电压；
电压控制模块，用于将所述输入电压转换到ABC坐标系下，获取N相电压，采用SPWM控制输入电压。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序以实现如权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110311582A (zh) * 2019-08-06 2019-10-08 山东劳动职业技术学院（山东劳动技师学院） 一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统
CN113541170A (zh) * 2021-06-16 2021-10-22 武汉理工大学 燃料电池应急电源并网逆变控制方法及系统
CN115021602A (zh) * 2022-05-25 2022-09-06 三江学院 基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法
CN116436273A (zh) * 2023-03-14 2023-07-14 苏州大学 一种三相三电平逆变器控制方法和系统
CN116566179A (zh) * 2023-04-23 2023-08-08 苏州大学 一种三相三电平t型并网逆变器的模型预测控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110311582A (zh) * 2019-08-06 2019-10-08 山东劳动职业技术学院（山东劳动技师学院） 一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统
CN113541170A (zh) * 2021-06-16 2021-10-22 武汉理工大学 燃料电池应急电源并网逆变控制方法及系统
CN115021602A (zh) * 2022-05-25 2022-09-06 三江学院 基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法
CN116436273A (zh) * 2023-03-14 2023-07-14 苏州大学 一种三相三电平逆变器控制方法和系统
CN116566179A (zh) * 2023-04-23 2023-08-08 苏州大学 一种三相三电平t型并网逆变器的模型预测控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An improved continuous control set-model predictive control for three-phase grid-connected inverter;Donghui Li等;《Proceedings of the 40th Chinese Control Conference》;20210728;第5863-5868页 *
一种高性能三相四桥臂逆变器控制器的设计;林金燕等;《中电机工程学报》;20070831;第第27卷卷(第第22期期);第101-105页 *
不平衡非线性负载下分布式供电逆变器的控制;王正仕等;《电力系统自动化》;20080110;第第32卷卷(第第1期期);第48-51，60页 *

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