[發明專利]一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法、系統及介質

有效

• 申請號: 202010181629.6
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111371366B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 黃守道;李孟秋;羅德榮;呂銘晟
• 申請（專利權）人: 湖南中聚福能源科技有限公司
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P9/48;H02P9/04;H02J3/48;H02J3/50;H02P101/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法、系統及介質，本發明控制控制方法包括對變頻水力發電系統的機/網側變流器通過模型預測控制器計算指令電壓，根據軸指令電壓對機/網側變流器的八個電壓矢量進行初篩；將初篩后剩下的開關矢量代入預設的評價函數生成機/網側變流器下一時刻的控制信號。本發明能夠實現對發電機進行變速恒頻調節，提高了系統的發電質量和效率，且其結構緊湊，體積小，可靠性和系統效率高；本發明具有通用性好、適用范圍廣泛的優點；本發明考慮了變流器、發電機以及電網模型，適合水利發電系統各種工況下高性能控制。

技術領域

本發明涉及變頻水力發電系統控制技術，具體涉及一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法、系統及介質。

背景技術

在全球能源匱乏的大背景下，風能、水能等新能源的使用成為了各個國家關注的焦點。我國深刻認識到了友好的環境是人類生存的必要條件，所以極力倡導節能環保，在國家層面的廣泛支持下，我國在新能源發電領域的發展十分迅速。

目前，水力發電系統大多使用PI控制，PI控制的缺點是PI參數在不同工況下需要調整，需要大量調試工作，且對非線性多耦合的系統難以達到最優工作點。模型預測控制方法是一種高性能控制方法，該方法基于離散時間下的系統狀態模型預測系統未來的行為，在精準的預測模型下能提供良好的控制性能。因此，如何把模型預測控制應用于變頻水力發電系統以精準的預測模型下能提供良好的控制性能，已經成為一項亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法、系統及介質，本發明能夠實現對發電機進行變速恒頻調節，提高了系統的發電質量和效率，且其結構緊湊，體積小，可靠性和系統效率高；本發明針對的變頻水力發電系統所采用的發電機為永磁同步發電機或者勵磁電流固定的同步發電機，控制對象包括機側變流器，也可以進一步包括網側變流器，具有通用性好、適用范圍廣泛的優點；本發明考慮了變流器、發電機以及電網模型，適合水利發電系統各種工況下高性能控制。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種變頻水力發電系統模型預測電流控制方法，包括對變頻水力發電系統的機側變流器的下述控制步驟：

1)獲取當前的d,q軸電流i_sd和i_sq，d,q軸電壓u_sd和u_sq，水輪機轉速ω_r，d,q軸指令電流i_sdref和i_sqref，并通過模型預測控制器計算d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref；

2)根據d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref對機側變流器的八個電壓矢量進行初篩；

3)將初篩后剩下的開關矢量代入預設的評價函數生成機側變流器下一時刻的控制信號。

可選地，步驟1)中通過模型預測控制器計算d,q軸指令電壓u_sdref和u_sqref的函數表達式為：