[發明專利]一種并網逆變器的模型預測控制方法

有效

• 申請號: 202011075046.1
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112383237B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 黃景濤;任兆文;弓少康;程相超;楊清;邱聯奎;宋書中
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/5387;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 黃晶

1.一種并網逆變器的模型預測控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取當前時刻逆變器輸出的入網電流i_g，利用i_g和設定的入網電流預測模型，在逆變器的各個開關狀態組合下，確定下一時刻入網電流預測值i_g(k+1)；所述的入網電流預測模型通過i_g、i_g(k+1)與逆變器的輸出電壓u_i之間的關系得到，所述逆變器的輸出電壓由逆變器的開關狀態組合決定，逆變器的各個開關狀態組合從預先設定的控制集中選擇；

2)獲取當前時刻逆變器輸入端的直流母線中點電壓u_z，利用u_z和設定的直流母線中點電壓預測模型，在逆變器的各個開關狀態組合下，確定下一時刻的直流母線中點電壓預測值u_z(k+1)；所述的直流母線中點電壓預測模型通過u_z與u_z(k+1)之間的關系得到；

3)將步驟1)中各個開關狀態組合下求得的i_g(k+1)，和步驟2)中各個開關狀態組合下求得的u_z(k+1)，代入預設的代價函數中，得到N個代價函數值，其中N為逆變器中開關狀態組合的數量，比較代價函數值的大小，選出一組令代價函數值最小的開關狀態組合，以控制逆變器中的開關；

所述的代價函數包括功率控制代價函數和直流母線中點電壓控制代價函數，所述功率控制代價函數包括入網電流預測值i_g(k+1)和設置的第一權重因子；所述直流母線中點電壓控制代價函數包括直流母線中點電壓預測值u_z(k+1)和設置的第二權重因子；

當接收到優化指令時，利用遺傳算法確定一組最優的第一權重因子和第二權重因子，步驟如下：

(1)隨機生成初始種群，種群中的每個個體均包括第一權重因子和第二權重因子的信息，對種群進行編碼；

(2)計算種群的適應度函數，該適應度函數為所述代價函數的倒數，確定每次迭代的最優適應度函數值；選擇最優個體保留，其余個體進行交叉、變異操作；重復本步驟直到達到設定迭代次數；

(3)將每次迭代保留的最優適應度函數值求倒數，再求得平均值f_m，將平均值f_m與設定的代價函數值g_m作比較，若g_mf_m，則將尋優得到的第一權重因子和第二權重因子代入代價函數中；若g_m≤f_m，則不更新第一權重因子和第二權重因子；

所述的直流母線中點電壓控制代價函數為：

其中，g_c為直流母線中點電壓控制代價函數值，ξ為第二權重因子，u_ze＝u_z(k+1)，為u_z的導數，用來表征u_z的變化率，通過歐拉后向公式求得，即h_p為懲罰項，

所述的功率控制代價函數為：

式中，g_a為功率控制代價函數值，i_e表示入網電流預測值i_g(k+1)與設定給定值的偏差，Λ為權重矩陣，用于表示第一權重因子。

2.根據權利要求1所述的并網逆變器的模型預測控制方法，其特征在于，所述代價函數值g_m的設定方法為：根據若干個開關狀態組合下的歷史代價函數值，求取歷史代價函數值的平均值，得到代價函數值g_m。