[發(fā)明專利]一種星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡模型預(yù)測(cè)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910087967.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN109802384B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李宇飛;劉普;王躍;張曉斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00;H02J3/18;H02J3/26;H02M7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡模型預(yù)測(cè)控制方法。該方法首先建立非平衡條件下星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的等效電源模型，其次對(duì)等效電源模型中的零序電壓進(jìn)行計(jì)算，最后在每個(gè)采樣周期內(nèi)按照H橋子模塊直流側(cè)電容電壓的高低對(duì)H橋子模塊進(jìn)行排序，選擇同時(shí)滿足基于等效電源模型的電流控制目標(biāo)和H橋子模塊直流電壓均衡的開關(guān)狀態(tài)，使低電壓H橋子模塊電容充電，高電壓H橋子模塊電容放電。本發(fā)明的控制方法實(shí)現(xiàn)了非平衡條件下星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的控制，同時(shí)解決了模型預(yù)測(cè)控制每個(gè)采樣周期所需評(píng)估的開關(guān)狀態(tài)數(shù)量巨大、數(shù)字處理器運(yùn)算負(fù)擔(dān)沉重的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性交流輸電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種級(jí)聯(lián)H橋型變流器應(yīng)用于星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡模型預(yù)測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

隨著以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的新能源發(fā)電技術(shù)水平不斷提高、發(fā)電成本不斷下降、上下游產(chǎn)業(yè)更加成熟和應(yīng)用方式更加靈活多樣化，新能源發(fā)電將持續(xù)保持高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，柔性交流輸電技術(shù)對(duì)于更好的支撐電網(wǎng)和新能源發(fā)電建設(shè)具有重要的意義。基于級(jí)聯(lián)H橋型變流器的鏈?zhǔn)絊TATCOM作為一種典型的柔性交流輸電技術(shù)設(shè)備，通常使用傳統(tǒng)的同步參考坐標(biāo)系電流解耦控制方法，它存在控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)設(shè)計(jì)困難和動(dòng)態(tài)響應(yīng)有待提高等問題。模型預(yù)測(cè)控制方法作為一種先進(jìn)的非線性控制方法，非常適合應(yīng)用于鏈?zhǔn)絊TATCOM，但同時(shí)也存在每個(gè)采樣周期所需評(píng)估的開關(guān)狀態(tài)數(shù)量巨大、數(shù)字處理器運(yùn)算負(fù)擔(dān)沉重的問題，此外，鏈?zhǔn)絊TATCOM也會(huì)時(shí)常工作于非平衡工況下，因此需要一種星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡模型預(yù)測(cè)控制方法，來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡模型預(yù)測(cè)控制方法，該方法用于解決模型預(yù)測(cè)控制方法在應(yīng)用于星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡工況時(shí)，直流側(cè)電容電壓的均衡控制，同時(shí)解決每個(gè)采樣周期所需評(píng)估的開關(guān)狀態(tài)數(shù)量巨大、數(shù)字處理器運(yùn)算負(fù)擔(dān)沉重的問題。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的非平衡模型預(yù)測(cè)控制方法，該方法基于級(jí)聯(lián)H橋拓?fù)涞逆準(zhǔn)絊TATCOM，包括以下步驟：

1)在非平衡條件下，建立一個(gè)星形鏈?zhǔn)絊TATCOM的等效電源模型，并同時(shí)計(jì)算此模型中的零序電壓，其作用在于調(diào)節(jié)三相鏈節(jié)之間的功率平衡；

2)在一個(gè)采樣周期內(nèi)，系統(tǒng)對(duì)三相負(fù)載電流、電網(wǎng)線電壓、三相3N個(gè)H橋子模塊直流側(cè)電容電壓以及三相STATCOM輸出電流控制變量進(jìn)行采樣，同時(shí)，在d-q同步參考坐標(biāo)系下進(jìn)行指令電流計(jì)算，其包括系統(tǒng)所需要補(bǔ)償?shù)恼驘o功電流、負(fù)序電流和維持H橋子模塊直流側(cè)電容電壓所需要的有功電流；

3)根據(jù)采樣得到的H橋子模塊直流側(cè)電容電壓大小，對(duì)每相中N個(gè)H橋子模塊進(jìn)行升序排序，根據(jù)STATCOM輸出電流的方向，按照對(duì)低電壓H橋子模塊直流側(cè)電容充電，高電壓H橋子模塊直流側(cè)電容放電的原則，篩選出符合上述條件的每個(gè)H橋子模塊的開關(guān)狀態(tài)，并同時(shí)記錄開關(guān)狀態(tài)標(biāo)志位；

4)根據(jù)上述篩選出的開關(guān)狀態(tài)和系統(tǒng)離散時(shí)間預(yù)測(cè)模型，計(jì)算不同開關(guān)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的模型預(yù)測(cè)控制的價(jià)值函數(shù)，選擇滿足價(jià)值函數(shù)最小的開關(guān)狀態(tài)，記錄此開關(guān)狀態(tài)的標(biāo)志位，同時(shí)按照此標(biāo)志位輸出驅(qū)動(dòng)脈沖。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，該方法在一個(gè)采樣周期內(nèi)完成，在下一個(gè)采樣周期依次重復(fù)所有步驟。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)中，通過排序方式篩選開關(guān)狀態(tài)的具體方法如下：

假設(shè)j相鏈節(jié)第n個(gè)H橋模塊的開關(guān)函數(shù)為：