[發明專利]一種LC濾波型并網逆變器無參數預測電容電壓控制方法

有效

• 申請號: 202110447247.8
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN112994110B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 郭磊磊;鄭銘哲;李琰琰;朱林強;王朋帥;高鵬飛;盧法龍;陳亞斐;金楠;竇智峰;武潔;許志業;李偉韜
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

本發明提出了一種LC濾波型并網逆變器無參數預測電容電壓控制方法，用于解決現有電容電壓模型預測控制對參數變化較靈敏的技術問題。本發明的步驟為：首先，根據逆變器開關狀態得到LC濾波型并網逆變器輸出的電壓矢量，并由開關狀態及逆變器直流側電壓計算電壓矢量對應的逆變器輸出電壓分量；其次，采樣LC濾波型并網逆變器的三相濾波電容電壓，變換得到三相濾波電容電壓分量，并根據逆變器輸出電壓和三相濾波電容電壓分量構建目標函數；最后，比較目標函數的值，將最小的目標函數所對應的電壓矢量作為最優電壓矢量，用于控制LC濾波型并網逆變器。本發明構建了新型無參數滑模目標函數，無需模型參數即可實現電容電壓預測控制，具有較強的參數魯棒性。

技術領域

本發明涉及電力電子領域技術領域，特別是指一種LC濾波型并網逆變器無參數預測電容電壓控制方法。

背景技術

近年來，隨著新能源并網裝機容量的逐漸增大，可運行于電壓源并網模式的LC濾波型并網逆變器受到廣泛關注。如何實現LC濾波型并網逆變器輸出電容電壓的高性能控制，對提高新能源并網發電系統的電網支撐能力具有重要的研究意義。現有的LC濾波型并網逆變器輸出電容電壓控制方法多采用電容電壓外環和電感電流內環的雙環串聯控制結構。該方法不僅需要設計多組PI控制器參數，而且需要設計復雜的PWM調制模塊，因此其調試過程較復雜，且動穩態特性較差。近年來，隨著現代控制理論的不斷發展，模型預測控制因無需設計PI控制器和PWM調制模塊而在LC濾波型并網逆變器中得到研究和應用。然而，常規模型預測控制的一個主要缺點是參數依賴性，即模型預測控制的動穩態特性與模型參數的精確緊密相關。一旦模型參數失準，將惡化模型預測控制的動穩態控制性能。因此，研究改進的LC濾波型并網逆變器預測電容電壓控制方法，增強其參數魯棒性具有重要意義。

文獻[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濾波型并網逆變器輸出電容電壓無電流傳感器模型預測控制方法。該方法通過設計滑模觀測器實現了無電流傳感器控制，降低了系統的硬件成本，提高了可靠性。然而，該方法對濾波電容和濾波電感參數的變化較靈敏，參數魯棒性較差。

文獻[T.Jin,X.Shen,T.Su?and?R.C.C.Flesch,Model?Predictive?VoltageControl?Based?on?Finite?Control?Set?With?Computation?Time?Delay?Compensationfor?PV?Systems,in?IEEE?Transactions?on?Energy?Conversion,vol.34,no.1,pp.330-338,March?2019.]研究了LC濾波型三電平并網逆變器輸出電容電壓的模型預測控制方法。該方法設計了多步預測控制，實現了電容電壓的高性能控制。然而，該方法也未考慮參數失準的影響，參數魯棒性較差。

發明內容

針對現有電容電壓模型預測控制對參數變化較靈敏，參數魯棒性較差的技術問題，本發明提出了一種LC濾波型并網逆變器無參數預測電容電壓控制方法，結合滑模變結構控制理論，提了一種新型無參數滑模目標函數設計方法，該方法無需任何模型參數即可實現電容電壓預測控制，在參數失準時，該方法的控制性能不受影響，具有較強的參數魯棒性。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種LC濾波型并網逆變器無參數預測電容電壓控制方法，其步驟如下：