[發(fā)明專利]LC濾波型并網(wǎng)逆變器加權(quán)滑模模型預(yù)測(cè)電容電壓控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110447222.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112994109B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李琰琰;郭磊磊;鄭銘哲;朱林強(qiáng);王朋帥;高鵬飛;盧法龍;陳亞斐;金楠;竇智峰;武潔;許志業(yè);李偉韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02M7/5387
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發(fā)明提出了一種LC濾波型并網(wǎng)逆變器加權(quán)滑模模型預(yù)測(cè)電容電壓控制方法，其步驟為：根據(jù)逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)得到逆變器的電壓矢量及其對(duì)應(yīng)的輸出電壓；采樣逆變器的三相輸出電流、三相網(wǎng)側(cè)電流和三相濾波電容電壓，并分別變換得到靜止坐標(biāo)系下的電流分量和電壓分量；根據(jù)并網(wǎng)逆變器側(cè)輸出的電壓分量、電流分量、電容電壓分量和網(wǎng)側(cè)電流分量預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的并網(wǎng)逆變器側(cè)輸出電流和電容電壓，再根據(jù)并網(wǎng)逆變器側(cè)輸出的電壓分量、電容電壓分量和下一時(shí)刻預(yù)測(cè)的電容電壓分量構(gòu)建價(jià)值函數(shù)，最后根據(jù)價(jià)值函數(shù)的大小選擇最優(yōu)電壓矢量控制LC濾波型并網(wǎng)逆變器。本發(fā)明通過(guò)價(jià)值函數(shù)更好地實(shí)現(xiàn)了LC濾波型并網(wǎng)逆變器的預(yù)測(cè)控制，增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)參數(shù)變化的魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種LC濾波型并網(wǎng)逆變器加權(quán)滑模模型預(yù)測(cè)電容電壓控制方法。

背景技術(shù)

隨著新能源并網(wǎng)裝機(jī)容量的逐漸增大，電網(wǎng)逐漸呈現(xiàn)出了弱電網(wǎng)的特性，而常規(guī)運(yùn)行于電流源模式的并網(wǎng)逆變器對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性和支撐能力較弱，這進(jìn)一步降低了電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。LC濾波型并網(wǎng)逆變器可運(yùn)行于電壓源并網(wǎng)模式，從而具有電網(wǎng)支撐能力，有助于提高弱電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，近年來(lái)，LC濾波型并網(wǎng)逆變器的電壓源并網(wǎng)模式得到廣泛研究。然而，常規(guī)LC濾波型并網(wǎng)逆變器的電壓源并網(wǎng)模式需要設(shè)計(jì)多環(huán)串聯(lián)控制結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)多組PI控制器參數(shù)。這增大了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試復(fù)雜度，降低了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。隨著現(xiàn)代控制理論的不斷發(fā)展，LC濾波型并網(wǎng)逆變器的模型預(yù)測(cè)控制也得到廣泛研究。區(qū)別于常規(guī)的LC濾波型并網(wǎng)逆變器電壓源并網(wǎng)控制方法，模型預(yù)測(cè)控制無(wú)需設(shè)計(jì)PI控制器參數(shù)，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等諸多優(yōu)點(diǎn)。然而，模型預(yù)測(cè)控制對(duì)模型參數(shù)依賴性較強(qiáng)，一旦模型參數(shù)發(fā)生變化，必將降低LC濾波型并網(wǎng)逆變器的輸出電壓預(yù)測(cè)控制精度。因此，研究改進(jìn)的LC濾波型并網(wǎng)逆變器模型預(yù)測(cè)電容電壓控制方法，增強(qiáng)其參數(shù)魯棒性具有的理論和實(shí)踐意義。

文獻(xiàn)[C.Zheng,T.and F.Blaabjerg,Current-Sensorless Finite-Set Model Predictive Control for LC-Filtered Voltage Source Inverters,inIEEE Transactions on Power Electronics,vol.35,no.1,pp.1086-1095,Jan.2020.]提出了一種LC濾波型并網(wǎng)逆變器輸出電容電壓無(wú)電流傳感器模型預(yù)測(cè)控制方法。該方法通過(guò)設(shè)計(jì)滑模觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)了無(wú)電流傳感器控制，降低了系統(tǒng)的硬件成本，提高了可靠性。然而，該方法對(duì)濾波電容和濾波電感參數(shù)的變化較靈敏，參數(shù)魯棒性較差。

文獻(xiàn)[L.Estrada,N.Vazquez,J.Vaquero Lopez,C.Hernandez,J.Arau andH.Huerta,Finite Control Set Model Predictive Control based on Sliding Modefor Bidirectional Power Inverter,in IEEE Transactions on Energy Conversion,DOI 10.1109/TEC.2021.3063601.]提出了一種適用于L濾波的并網(wǎng)逆變器滑模模型預(yù)測(cè)控制方法。該方法融合了滑模控制和模型預(yù)測(cè)控制的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)參數(shù)預(yù)測(cè)控制。然而，該方法還存在電流諧波大、不能直接用于控制LC濾波型并網(wǎng)逆變器等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有電容電壓模型預(yù)測(cè)控制對(duì)參數(shù)變化較靈敏，參數(shù)魯棒性較差的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種LC濾波型并網(wǎng)逆變器加權(quán)滑模模型預(yù)測(cè)電容電壓控制方法，通過(guò)在價(jià)值函數(shù)中增加滑模控制項(xiàng)，降低了參數(shù)變化對(duì)模型預(yù)測(cè)控制的影響，提高了電容電壓模型預(yù)測(cè)控制對(duì)參數(shù)變化的魯棒性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種LC濾波型并網(wǎng)逆變器加權(quán)滑模模型預(yù)測(cè)電容電壓控制方法，其步驟如下：

步驟一、定義并網(wǎng)逆變器a、b、c三相橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)分別為S_a、S_b、S_c；