1.一种空间矢量调制模型电压预测方法,包括如下步骤:步骤一、建立三相级联多电平变换器在两相静止坐标系下的数学模型,将三相静止坐标系下的各状态变量经过坐标变换变为两相静止坐标系中的状态变量:其中,ea、eb、ec分别表示三相电源电压;ia、ib、ic分别表示三相输入电流,va、vb、vc表示三相输出电压;
式中,iα、iβ为在两相静止坐标系下交流输入电流,eα、eβ为在两相静止坐标系下电源电压,vα、vβ为在两相静止坐标系下变换器输出电压;L与R为线路电感与电阻;
定义iα(k)、iβ(k)、eα(k)、eβ(k)、vα(k)和vβ(k)为各个状态变量在k时刻的值;iα(k+1)与iβ(k+1)分别为各自状态变量在k+1时刻的值,利用前向欧拉法求得:式中,Ts为采样周期;
步骤二、指令电流的准确预测,由于所给指令电流是实时变化的,需要对它进行精确跟踪和补偿计算延时,通过在k时刻计算出k+2时刻使价值函数最小的开关状态,并在k+1时刻进行应用;
假设k时刻之前系统参数的状态变量指令为 和由线性差值理论得到k+1时刻状态变量指令的值为:由式(1)~(3)得k+2时刻系统状态变量指令的值为:当对目标指令电流进行跟踪时,得k+1时刻电流误差为:令模型电流预测价值函数J1为:
假设电流误差Δiα(k+1),Δiβ(k+1)为零时,预测多电平变换器输出电压为vαm(k)与vβm(k),此时:
联立式(7)与式(2)得:
令 得:
式中,J2为模型电压预测价值函数,模型电流预测价值函数能够转换为模型电压预测价值函数表示;为使得模型电压价值函数最小,距离变换器输出电压最小的电压即为所求预测电压,此时进行延时补偿,对式(7)进行一步前推,得到:对k+2时刻的 进行预测,将预测的结果用于k时刻补偿由于状态变量在k时刻进行采样计算所造成的延时;
步骤三、直接检测三个开关状态的空间矢量调制:a、建立新的参考坐标系:
把三相参考相电压的瞬时值Va、Vb和Vc中任意两相相减得到新矢量与第三相垂直,形成新的二维直角坐标系:
其中,Vx1,Vx2为新的电压坐标系下的二维参考电压;
b、检测离原点最近的调制矢量:
利用新的直角坐标系,直接检测调制三角形的三个空间矢量的三个开关状态:式中,(Sa1、Sb1、Sc1)、(Sa2、Sb2、Sc2)和(Sa3、Sb3、Sc3)为调制三角形的三个开关状态,且(Sa1、Sb1、Sc1)、(Sa2、Sb2、Sc2)和(Sa3、Sb3、Sc3)也分别为离原点最近、第二近和最远的矢量点的开关状态;min(.)表示取最小值;int(.)为取整函数;x与y分别为参考矢量在新的二维坐标系下的投影;
由式(12a),通过(Sa1、Sb1、Sc1)能够得到离原点最近矢量点的表达式为:式中,Vdc为整流侧输出的直流总电压,用参考矢量Vref减去OO1,此时多电平矢量空间简化为两电平矢量空间:
Vref1=Vref‑OO1 (14)式中,Vref1表示简化后的参考矢量;
c、计算简化后两电平空间扇区与作用矢量占空比:把简化后的矢量按两电平调制算法来处理,利用简化后的参考矢量计算两电平空间的六个扇区并把在两电平调制空间中作用矢量的作用占空比计算出来:d1=1‑d2‑d3 (16)式中,reg为简化后两电平空间矢量的扇区,Vrx与Vry为简化后参考矢量Vref1在实轴与虚轴的投影;d2,d3与d1为矢量V2、V3与V1的占空比;V2,V3与V1为三个作用的基本矢量;
结合式(10),定义占空比为dm,dm取三个占空比中实时比较的最大值,即dm=max(d1,d2,d3) (17)式中m取1或2或3;max(.)为取最大值;通过实时比较三个占空比,并将d1,d2,d3最大值赋予dm;当dm=d1时,(Sa1,Sb1,Sc1)为k时刻计算后即将输出的开关状态并作用到k+1时刻;当dm=2或dm=3时,(Sa2,Sb2,Sc2)或(Sa3,Sb3,Sc3)为即将输出开关状态。