[發(fā)明專利]帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810785158.2
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN108880316B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 張輝;閆海明;支娜;張偉亮;孫鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發(fā)明公開了一種帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制系統(tǒng)，本發(fā)明還公開了帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制方法，首先利用電容電場能量變化預估并網(wǎng)變換器功率，根據(jù)電容電場能量的變化量計算電感電流變化量，預測指令電流，然后利用電容電場能量變化，設計補償虛擬電容，補償擾動下直流母線電壓；最后建立直流母線電壓和電感電流之間的線性控制關系，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在的直流微電網(wǎng)慣性低抗擾動能力差以及并網(wǎng)變換器的控制不能實現(xiàn)功率的雙向流動且存在參數(shù)調(diào)節(jié)和受系統(tǒng)參數(shù)影響大的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于新能源發(fā)電及電能變換技術領域，具體涉及一種帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制系統(tǒng)，本發(fā)明還涉及帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制方法。

背景技術

近年，石能源的日益衰減、全球環(huán)境的嚴重污染、以及人們對電能需求的不斷擴大，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的弊端日益凸顯，人們將目光轉向可再生能源發(fā)電。因此，一種新的電能載體直流微電網(wǎng)應運而生，其作為未來智能配電網(wǎng)的重要組成部分，可更高效可靠地接納風、光等分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)、儲能單元、電動汽車等。同時，可通過并網(wǎng)逆變器接入配電網(wǎng)與電網(wǎng)互聯(lián)，實現(xiàn)新能源發(fā)電與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的能量互補。增強直流微電網(wǎng)的運行可靠性。

常用的直流微電網(wǎng)并網(wǎng)變換器電路拓撲包含：全橋電路、半橋電路、模塊化多電平拓撲、正激反激變換器、AC/DC矩陣變換器。全橋電路以其簡單可靠，得到廣泛研究。并網(wǎng)變換器作為直流微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的接口變換器，其既可工作在整流模式，又可工作在逆變模式，根據(jù)其是否投入運行，又可使直流微電網(wǎng)工作在并網(wǎng)模式和孤島模式。并網(wǎng)模式作為未來能源互聯(lián)的必然趨勢，受到廣泛研究。并網(wǎng)變換器控制可分為電流型控制和電壓型控制兩種。電流型控制常用的方法有：比例積分控制、比例諧振控制、滯環(huán)電流控制、重復控制。滯環(huán)電流控制通過滯環(huán)控制器實時比較電流實際值和電流參考值，使實際值不斷追蹤參考值，來產(chǎn)生開關信號，具有良好的動態(tài)性能，但開關頻率不固定將造成電流諧波放大。基于內(nèi)膜原理的重復控制優(yōu)點在于能夠精確地跟蹤并網(wǎng)電流，同時能夠很好的抑制電壓電流中所含有的周期性諧波信號，但重復控制動態(tài)性能相對較差。比例積分控制需要多次的坐標變換，增加了控制算法的復雜度，而比例諧振控制在靜止坐標系下就能夠實現(xiàn)電壓電流信號的無靜差跟蹤，大大簡化了控制算法的復雜度。電壓型控制通過脈沖寬度調(diào)制技術控制逆變器的電流。傳統(tǒng)的電壓型并網(wǎng)變換器的控制有：PI控制、比例諧振控制、滯環(huán)控制、無差拍電流預測控制、PQ下垂控制等。通常電壓型控制采用雙閉環(huán)恒壓控制，直流母線電壓作為外環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)，電流環(huán)的輸入為電壓環(huán)的輸出。此雙閉環(huán)控制變換器的輸出電流，達到能量傳輸?shù)哪康模銐嚎刂浦荒軐崿F(xiàn)對直流母線電壓的控制，不能實現(xiàn)對傳輸功率的控制。為此，有文獻提出下垂控制及優(yōu)化后的改進下垂控制，能夠實現(xiàn)在無互聯(lián)通信情況下多變換器的功率合理分配。下垂控制根據(jù)微網(wǎng)類型的不同控制變量也不盡相同，直流微網(wǎng)中下垂控制以有功功率和電壓為變量的P-V下垂控制，交流微網(wǎng)中下垂控制以有功功率和頻率、無功功率和電壓為變量的P-f和Q-V下垂控制。另外，有專家提出分層控制策略來實現(xiàn)不同容量電源之間功率的比例分配。分層控制中第一層控制為下垂控制，由于下垂控制為有差控制，為了彌補下垂控制導致的電壓差引入第二層控制，第二層控制的原理是將直流母線電壓與其參考值比較后經(jīng)PI控制器疊加到下垂控制的參考電壓上，使母線電壓能夠恢復到參考值。模型電流預測控制方法能使并網(wǎng)逆變器具有良好的靜、動態(tài)特性和魯棒性，控制簡單，易于實現(xiàn)的動，但此方法需要精確的系統(tǒng)模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術中存在的直流微電網(wǎng)慣性低抗擾動能力差以及并網(wǎng)變換器的控制不能實現(xiàn)功率的雙向流動且存在參數(shù)調(diào)節(jié)和受系統(tǒng)參數(shù)影響大的問題。

本發(fā)明的另一目的是提供一種帶電壓補償?shù)牟⒕W(wǎng)變換器預測控制方法。