[發明專利]一種單相并網逆變器定頻模型預測電流控制方法

有效

• 申請號: 202010818822.6
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112018809B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 張震;胡欣;巫春玲;相里康;龔建英;段晨東
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

1.一種單相并網逆變器定頻模型預測電流控制方法，該方法包括電壓源型單相并網逆變器，所述的電壓源型單相并網逆變器包括與逆變器H橋并聯的母線電容，逆變器H橋由四個集成反并聯二極管的開關管S₁，S₂，組成，在同一橋臂的兩管開關狀態為互補導通，濾波器形式為單電感，電壓源型單相并網逆變器輸出回路等效電阻為R，經隔離變壓器接入電網；

其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：在k采樣時刻，通過獲取當前i_o(k)和u_g(k)，將四種不同開關狀態的相應輸出電壓u_out(k)分別帶入式I，計算電壓源型單相并網逆變器非零輸出電壓開關狀態的作用時間t_NZ；

其中：

λ＝u_out(k)-Ri_o(k)-u_g(k)，

L為電壓源型單相并網逆變器輸出濾波器電感，

R為電壓源型單相并網逆變器輸出回路等效電阻，

T_s為控制系統采樣時間周期，

u_g(k)為k采樣時刻時的電網電壓，

i_o(k)為k采樣時刻時電網電流，

u_out(k)為k采樣時刻時的輸出電壓，

為k+1采樣時刻時的電壓源型單相并網逆變器輸出電網給定電流，

逆變器H橋四種開關狀態(s₁，s₂)＝(1，0)、(0，0)、(1，1)或(0，1)，對應產生三種輸出電壓u_out(k)，其對應關系為

U_dc為電壓源型單相并網逆變器直流側電壓；

步驟二：對步驟一中計算得到的t_NZ進行判斷，若存在t_NZ滿足0≤t_NZ≤T_s，執行步驟三；若不存在t_NZ滿足0≤t_NZ≤T_s，執行步驟四；

步驟三：對滿足0≤t_NZ≤T_s的t_NZ，零輸出電壓開關狀態作用時間t_Z即為：

t_Z＝T_s-t_NZ

通過價值函數g₁對預測輸出電流進行評價，選取使價值函數g₁取值最小的t_NZ對應的開關狀態為最優開關狀態，價值函數g₁為：

其中，為k采樣時刻時的電壓源型單相并網逆變器輸出電網給定電流，i_o(k+t_NZ)為k+t_NZ采樣時刻的電網電流；

選取的最優開關狀態中t_NZ為開關管開通時間，電壓源型單相并網逆變器輸出非零電壓，t_Z為開關管關斷時間，電壓源型單相并網逆變器輸出零電壓；

步驟四：通過傳統模型預測電流控制計算方法，通過價值函數g₂對預測輸出電流進行評價，選取使價值函數g₂取值最小的開關狀態為最優開關狀態；

步驟五：選取步驟三或步驟四中的最優開關狀態，作用在電壓源型單相并網逆變器上輸出最優的選擇輸出電壓，之后輸出電網電流實現對給定電流的跟蹤；

所述的步驟四具體步驟如下：

將步驟一中得到的i_o(k)和u_g(k)，和四種不同開關狀態的相應輸出電壓u_out(k)帶入式IV，可以得到相對應的k+1采樣時刻預測輸出電流n為逆變器H橋開關狀態數；

通過式V的價值函數g₂評估得到多個開關狀態并輸出最優開關狀態，選取使價值函數g₂取值最小的u_out(k)對應的開關狀態為最優開關狀態：