[發(fā)明專(zhuān)利]具有多電平逆變器的模型預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011173766.1
• 申請(qǐng)日: 2020-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112383239B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳景文;王依妍;張文倩;周媛;劉嘉欣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/5395
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/5395;H02J3/24;H02J3/01
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發(fā)明公開(kāi)了具有多電平逆變器的模型預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，屬于微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。柔性參考電流計(jì)算模塊可以提供負(fù)載所需的不平衡和諧波電流，且該參考電流是從電網(wǎng)電壓的各個(gè)分量中計(jì)算出來(lái)的，所有計(jì)算都在靜止坐標(biāo)系下進(jìn)行，不需要應(yīng)用鎖相環(huán)，因此控制方法更簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)；模型預(yù)測(cè)控制算法模塊可以跟蹤多頻參考電流，不需要任何調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制，還具有更快的瞬態(tài)響應(yīng)和更高的穩(wěn)定裕度；在不同微電網(wǎng)情況下，該控制方法都可以在一定程度上抑制系統(tǒng)的有功功率振蕩，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行，因此，本發(fā)明的模型預(yù)測(cè)系統(tǒng)，具有一定的普適性和實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及具有多電平逆變器的模型預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

由于非線(xiàn)性負(fù)載的廣泛應(yīng)用，不平衡和畸變的電網(wǎng)現(xiàn)象越來(lái)越多，這些微電網(wǎng)的運(yùn)行條件會(huì)根據(jù)負(fù)荷曲線(xiàn)不斷變化，進(jìn)而引起有功功率振蕩，導(dǎo)致直流側(cè)電壓波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。這不僅會(huì)影響儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池和電容的使用壽命，還會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。只有通過(guò)降低電網(wǎng)電流的諧波失真，才能降低有功功率振蕩。因此，為了應(yīng)對(duì)各種預(yù)期的微電網(wǎng)異常情況，需要研究適用的控制算法來(lái)抑制系統(tǒng)的有功功率振蕩，維持其穩(wěn)定高效運(yùn)行。

有研究者提出采用有源電力濾波器，以提供負(fù)載所需的不平衡和諧波電流，這種方法雖然簡(jiǎn)單，但有源電力濾波器的直流側(cè)電容電壓也有波動(dòng)，這會(huì)縮短其使用壽命；另有研究者提出一種改進(jìn)分布式發(fā)電機(jī)組的控制方法，該方法可以在一定程度上避免有功功率振蕩，但這些方法的功率分析都是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行的，因此，需要應(yīng)用鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制算法，但鎖相環(huán)設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)影響微電網(wǎng)的性能和穩(wěn)定性，目前避免鎖相環(huán)的應(yīng)用已成為一種趨勢(shì)。還有研究者提出采用模型預(yù)測(cè)控制器，利用逆變器的動(dòng)態(tài)模型來(lái)獲得控制輸入，這種方法與傳統(tǒng)的線(xiàn)性控制器相比具有更高的動(dòng)態(tài)效應(yīng)，但沒(méi)有解決有功功率振蕩和電流總諧波失真之間的權(quán)衡問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)控制方法使用壽命短、設(shè)計(jì)復(fù)雜、對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行影響大、控制效果不理想的缺點(diǎn)，提供具有多電平逆變器的模型預(yù)測(cè)方法、系統(tǒng)、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種具有多電平逆變器的模型預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括二極管箝位三電平逆變器和控制單元；

二極管箝位三電平逆變器包括輸入電容、二極管、濾波電感、負(fù)載電阻、功率開(kāi)關(guān)管及電網(wǎng)側(cè)的三相輸入電壓。

控制單元包括：

電流測(cè)量模塊，用于提取電網(wǎng)側(cè)的電流值，并將電流值數(shù)據(jù)傳輸至模型預(yù)測(cè)控制算法模塊；

電壓測(cè)量模塊，用于提取電網(wǎng)側(cè)的三相電壓和電容電壓值，并將三相電壓數(shù)據(jù)傳輸至諧波消除模塊，將電容電壓數(shù)據(jù)傳輸至模型預(yù)測(cè)控制算法模塊；

諧波消除模塊，接收電壓測(cè)量模塊提取的三相電壓數(shù)據(jù)，并對(duì)接收的三相電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行正序和負(fù)序諧波分量消除，將諧波消除后的電壓數(shù)據(jù)傳輸至柔性參考電流計(jì)算模塊；

柔性參考電流計(jì)算模塊，接收諧波消除模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并結(jié)合給定有功功率參考值對(duì)諧波消除后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，獲取控制系統(tǒng)所需的參考電流，并將參考電流傳輸至模型預(yù)測(cè)控制算法模塊；

模型預(yù)測(cè)控制算法模塊，接收電流測(cè)量模塊傳輸?shù)碾娏髦禂?shù)據(jù)和電壓測(cè)量模塊傳輸?shù)碾娙蓦妷簲?shù)據(jù)，獲取并跟蹤柔性參考電流計(jì)算模塊傳輸?shù)膮⒖茧娏鳎@取開(kāi)關(guān)的最優(yōu)切換狀態(tài)信號(hào)，并將該信號(hào)傳輸至開(kāi)關(guān)狀態(tài)應(yīng)用模塊；

開(kāi)關(guān)狀態(tài)應(yīng)用模塊，接收模型預(yù)測(cè)控制算法模塊傳輸?shù)拈_(kāi)關(guān)的最優(yōu)切換狀態(tài)信號(hào)，產(chǎn)生12脈沖的SPWM波，并對(duì)二極管箝位三電平逆變器(1)中的功率開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)狀態(tài)切換。

優(yōu)選地，所述輸入電容設(shè)有2個(gè)，二極管設(shè)有6個(gè)，負(fù)載電阻設(shè)有3個(gè)，濾波電感設(shè)有3個(gè)，功率開(kāi)關(guān)管設(shè)有12個(gè)。