[發明專利]一種基于脈寬調制的直流微網群母聯變換器模型預測方法

在審

• 申請號: 202110197521.0
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112993967A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張輝;張偉亮;曾成;支娜;王韓偉;杜明橋
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02M3/155;H02J3/02;H02J5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 劉娜

本發明公開了一種基于脈寬調制的直流微網群母聯變換器模型預測方法，該方法通過求解當前時刻電壓、電流模型下開關管導通占空比增量，直接預測下一時刻開關管導通占空比，綜合考慮電壓模型與電流模型對系統控制效果的影響，分配電壓、電流模型下開關管導通占空比不同的權重。子網注入功率(Buck)和子網流出功率(Boost)模式下電流、電流模型對應的下一時刻導通占空比亦可用同一模型預測得出，因此減少了遍歷所有母聯變換器狀態過程，從而降低了在線運算量。

技術領域

本發明屬于直流微電網保護與控制技術領域，具體涉及一種基于脈寬調制的直流微網群母聯變換器模型預測方法。

背景技術

直流微電網契合智能電網的發展需求，是未來電網的重要組成部分，但受自然氣候、光照強度及晝夜交替等因素影響，分布式微源固有的間歇性和隨機性等特點使其尚無法與交流配電網完全友好對接。為改善直流微電網與交流配電網的友好對接，將若干地理位置歸屬一致的直流微電網互聯，輔以集中儲能和分散式電動汽車儲能，形成直流微電網群落，實現多個直流微電網的互聯與能量互濟，提高了單一直流微電網供電效率和可靠性，但多個直流子網的接入復雜了直流微電網群落的拓撲，同時也增加了微網群落的功率協調控制的難度。

微網群落作為多個交、直流子網的互聯系統，其能量調度與協同自律控制是一個單目標、多約束或者多目標、多約束的優化問題，但是對于多目標的優化問題通常給予不同目標優化權重，將其轉化為單目標優化問題。模型預測控制是一種非線性最優控制方法，具有控制效果好，魯棒性強的特點。傳統的變換器模型預測方法需要遍歷電力電子變換器可能出現的所有工作狀態，根據尋優約束尋找最優的控制矢量，因此被稱為有限控制集模型預測，且傳統模型預測控制還存在模型失配、開關頻率不固定，在線計算量大等問題，因此需要根據不同場合下實際的應用需求對傳統模型預測控制進行改進。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于脈寬調制的直流微網群母聯變換器模型預測方法，減少了遍歷所有母聯變換器狀態過程，從而降低了在線運算量。

本發明所采用的技術方案是，一種基于脈寬調制的直流微網群母聯變換器模型預測方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，根據母聯變換器的等值電路的工作狀態，劃分子網的運行模式，建立母聯變換器電感電流增量與電感電流、參考值及其二次修正量的等價關系；

步驟2、計算下一時刻IGBT開關管G₂的導通時間增量，推導出下一時刻IGBT開關管G₂導通時，電壓模型和電流模型對應的開關管導通占空比；

步驟3、根據子網輸出功率模式推導出注入功率模式下，電流模型對應的下一時刻IGBT開關管G₁導通占空比，得到同一預測模型下IGBT開關管G₁占空比表達式。

本發明的特點還在于，

步驟1中，具體如下：

步驟1.1，根據母聯變換器的等值電路中G₁和G₂兩個開關管不同的導通狀態，得到母聯變換器的四種不同工作狀態，將子網劃分為兩種運行模式：Boost模式和Buck模式；

步驟1.2，當IGBT開關管G₂導通，IGBT開關管G₁關斷時，母聯變換器工作在Boost模式，據此得到KVL方程，如式(1)所示；

式(1)中，u_j為子網母線電壓；i_Lj為母聯變換器電感電流；L_j為子網變換器等效電感，R_L為子網變換器等效電阻；

由式(1)可得，Boost模式下，IGBT開關管G₂導通所對應的母聯變換器的電感電流增量Δi_Lj，如式(2)所示；