[发明专利]一种二极管箝位型三电平变换器高性能模型预测控制算法

权利要求书

1.一种二极管箝位型三电平变换器高性能模型预测控制算法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据二极管箝位型三电平变换器拓扑结构，27组开关组合在两相静止坐标系下对应27个基本电压矢量；

S2，舍弃共模电压幅值为和的基本电压矢量共8个，其中为直流母线电压的采样值，剩余19个基本电压矢量组成控制集；

S3，分别计算所述19个基本电压矢量作用时的中点电流，对于每一个中点电流不为0的基本电压矢量，构造一个幅值和方向相同、但中点电流不同的虚拟电压矢量，形成一对冗余，而对于每一个中点电流为0的基本电压矢量，其冗余虚拟电压矢量为其本身；

S4，建立系统预测模型公式，在k时刻分别代入所述控制集19个基本电压矢量，得到19个k+1时刻的预测输出电流；

S5，设计不含中点电位平衡控制权重项的评价函数，将目标输出电流、与所述19个k+1时刻预测输出电流代入评价函数进行循环计算，选取出使评价函数值最小的基本电压矢量作为最优基本电压矢量，最优基本电压矢量对应的冗余虚拟电压矢量称之为最优虚拟电压矢量；

S6，建立中点电位预测模型，在k时刻计算所述最优基本电压矢量、所述最优虚拟电压矢量作用后k+1时刻中点电压预测值，选取出最接近于0或等于0的电压矢量作为最优电压矢量输出到调制模块，并按照设计的脉冲序列作用于开关器件；

其中，S3中中点电流计算公式为：

其中，为中点电流，为x相输出电流，为开关函数，定义为=1、0、-1，x=a、b、c，用字母p代表=1时的状态，用字母o代表=0时的状态，用字母n代表=-1时的状态，p、o、n中任取三个形成的任意一种组合均对应一个基本电压矢量，中点电流不为0的基本电压矢量为poo、opo、oop、oon、noo、ono、pon、opn、npo、nop、onp、pno，中点电流为0的基本电压矢量为ooo、pnn、npn、nnp、ppn、npp、pnp，poo的冗余虚拟电压矢量由pno、pon、ooo按照等比例各占1/3合成，opo的冗余虚拟电压矢量由opn、npo、ooo按照等比例各占1/3合成，oop的冗余虚拟电压矢量由nop、onp、ooo按照等比例各占1/3合成，oon的冗余虚拟电压矢量由pon、opn、ooo按照等比例各占1/3合成，noo的冗余虚拟电压矢量由npo、nop、ooo按照等比例各占1/3合成，ono的冗余虚拟电压矢量由onp、pno、ooo按照等比例各占1/3合成，pon的冗余虚拟电压矢量由pon、pnn、ppn按照等比例各占1/3合成，opn的冗余虚拟电压矢量由opn、ppn、npn按照等比例各占1/3合成，npo的冗余虚拟电压矢量由npo、npn、npp按照等比例各占1/3合成，nop的冗余虚拟电压矢量由nop、npp、nnp按照等比例各占1/3合成，onp的冗余虚拟电压矢量由onp、nnp、pnp按照等比例各占1/3合成，pno的冗余虚拟电压矢量由pno、pnp、pnn按照等比例各占1/3合成，ooo的的冗余虚拟电压矢量为ooo，pnn的冗余虚拟电压矢量为pnn，npn的冗余虚拟电压矢量为npn，nnp的冗余虚拟电压矢量为nnp，ppn的冗余虚拟电压矢量为ppn，npp的冗余虚拟电压矢量为npp，pnp的冗余虚拟电压矢量为pnp。

2.根据权利要求1所述的一种二极管箝位型三电平变换器高性能模型预测控制算法，其特征在于，所述S1中基本电压矢量在两相静止坐标系中定义为：

其中为基本电压矢量，为直流母线电压的采样值，j为虚部单位，、、为开关函数，定义为=1、0、-1，x=a、b、c，用字母p代表=1时的状态，用字母o代表=0时的状态，用字母n代表=-1时的状态，p、o、n中任取三个形成的任意一种组合均对应一个基本电压矢量，共种组合对应27个基本电压矢量。