[發明專利]混合下垂控制與模型預測電壓控制的微網孤島控制方法

在審

• 申請號: 201810877533.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108923465A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 魏海斌;郭清華;傅英;陳晶騰;易斌
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司莆田供電公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;李艾華

本發明涉及一種混合下垂控制與模型預測電壓控制的微網孤島控制方法，包括：將下垂控制與有限控制集模型預測電壓控制相結合并應用于微網逆變器在孤島狀態下的控制。當在智能電網運行過程中出現孤島時，利用下垂控制技術來產生微網逆變器輸出的參考電壓，在此基礎上，為了降低控制系統的復雜性與控制系統的設計難度，采用有限控制集模型預測電壓控制技術來使得微網逆變器輸出控制系統所要求的參考電壓，并將此電壓供給給本地負載。本發明有利于降低離網孤島狀態下微網逆變器控制系統的設計難度與復雜性及降低控制系統的慣性系數。

技術領域

本發明涉及微網逆變器離網孤島控制領域，特別是一種混合下垂控制與有限控制集模型預測電壓控制的微網逆變器孤島控制方法。

背景技術

近十年，隨著電力電子領域新技術的創新與應用，新能源發電技術在世界范圍內得到飛速的發展。新能源發電系統是由逆變器主導的網絡，對新能源發電技術的研究也主要是對微網逆變器的控制技術研究。對于新能源發電系統，根據電網系統的需要與隨機因素的影響，通常處于微網與離網兩種狀態下運行。本發明專利的內容就是針對離網孤島狀態下微網逆變器的控制。相較于傳統下垂控制，在得到參考電壓后通常采用電壓電流雙環控制來得到微網逆變器的控制信號，控制系統設計較為復雜。本發明專利摒棄這種控制方式，采用有限控制集模型預測電壓控制來實現對微網逆變器的控制。相比于傳統電壓電流雙環控制結構，模型預測電流控制技術是基于變換器模型的控制策略，只要通過合理的選擇代價函數就可以起到良好的控制效果，很大程度上降低了控制系統的設計難度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種混合下垂控制與模型預測電壓控制的微網孤島控制方法，有利于降低離網孤島狀態下微網逆變器控制系統的設計難度與復雜性及降低控制系統的慣性系數。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種混合下垂控制與模型預測電壓控制的微網孤島控制方法，包括：

步驟S1：確定微網逆變器系統輸出的額定有功功率P₀、微網逆變器系統在頻率下降時允許輸出的最大功率P_max、電網額定角頻率ω₀、微網逆變器系統最大輸出功率P_max時允許的最小角頻率ω_min、微網逆變器系統輸出的額定無功功率Q₀、微網逆變器系統在電壓下降至最小允許值時的最大輸出無功功率Q_max、微網逆變器系統額定電壓幅值U₀、微網逆變器系統允許的最小電壓幅值U_min、直流側電壓V_dc、濾波電感值L_f、濾波電感內阻值R_f、濾波電容值C_f和電壓型兩電平微網逆變器的8種開關狀態及對應的輸出電壓矢量；

步驟S2：基于ω₀、ω_min、P_max和P₀參數求取下垂控制的下垂系數m；基于U₀、U_min、Q_max和Q₀參數求取下垂控制的下垂系數n；

步驟S3：根據所述下垂控制的下垂系數m和n獲得下垂控制方程，并求解參考電壓矢量

步驟S4：確定微網逆變器輸出電壓矢量和電流矢量，以及確定負載Z上的電壓矢量和電流矢量；

步驟S5：建立微網逆變器系統的狀態空間方程；

步驟S6：對所述狀態空間方程進行離散化，獲得微網逆變器系統負載電壓的離散數學模型；

步驟S7：對k時刻微網逆變器的輸出電流、負載電壓及負載電流進行采樣，結合k時刻兩電平微網逆變器8種開關狀態所對應的8種輸出電壓矢量，代入負載電壓的離散數學模型，獲得k+1時刻的8個負載電壓預測值；