[發明專利]一種基于預測控制的VSG延時補償方法

在審

• 申請號: 202111136749.5
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113765118A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 蘭征;侯長茂;何東;龍陽;曾進輝;鄒彬;黃浪塵
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 湖南正則奇美專利代理事務所(普通合伙) 43105
• 代理人: 張繼綱

本發明公開了一種基于預測控制的VSG延時補償方法，包括以下步驟:通過采樣得到逆變器輸出電流i_cv和電壓v_o，經abc/dq坐標變換后分別得到i_cvdq和v_odq，經過VSG控制和電壓環控制得到i_cvdq^*，同時將i_cvdq和v_odq經過預測函數求出下一時刻的電流i_cvdq(k+1)，并將i^*_cvdq(k)和i_cvdq(k+1)作為價值函數的輸入；在事先定義好的8個開關狀態下產生的參考電流和預測電流通過價值函數尋優，最后根據價值函數的輸出從而選取8個開關矢量中誤差最小的一組作用于變換器，形成電流閉環控制，本發明在電流內環上通過采用MPC控制替代傳統PI控制，對電流做出預測，起到對延時的補償作用。

技術領域

本發明涉及虛擬同步發電機技術領域，具體涉及一種基于預測控制的VSG延時補償方法。

背景技術

中國專利CN108400603A公開了一種基于VSG的無功延遲調節的微電網無頻差切換控制方法，包括：由微電網的能量管理系統調控的斷路器開斷，及判斷微電網運行模式并進行無頻差切換控制：當斷路器閉合時，進行發生并網/孤島模式切換，以VSG的參考角頻率和公共母線角頻率作為VSG控制的輸入，經過積分計算輸出逆變器的控制參考相角；當斷路器斷開時，進行孤島/并網模式切換，將無功功率給定參考值與經一階濾波測量的無功功率作為VSG控制輸入，且經PI控制后增添一階延遲，以輸出控制參考電壓；經電壓電流雙環控制和空間矢量脈寬調制，產生脈沖信號以控制驅動開關管的通斷。

現有技術中，虛擬同步發電機技術可使逆變電源克服慣量小、阻尼低的缺點。在目前所研究的VSG控制中，其電流內環大部分采用PI控制器來保證系統的穩定輸出。但是考慮VSG控制固有的數字控制延時問題時，由于延時的存在，PI控制下系統的控制精度和穩定性都會降低，且當延時過大時甚至可能出現失穩現象，制約了系統的響應特性和控制精度，影響了系統的穩定性。

發明內容

本發明的目的就在于解決上述背景技術的問題，而提出一種基于預測控制的VSG延時補償方法，在電流內環上通過采用MPC控制替代傳統PI控制，對電流做出預測，起到對延時的補償作用。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于預測控制的VSG延時補償方法，包括以下步驟:

步驟一、首先通過采樣得到逆變器輸出電流i_cv和電壓v_o，經abc/dq坐標變換后分別得到i_cvdq和v_odq，將其經過VSG控制和電壓環控制得到i_cvdq^*，同時將i_cvdq和v_odq經過預測函數求出下一時刻的電流i_cvdq(k+1)，并將i^*_cvdq(k)和i_cvdq(k+1)作為價值函數的輸入；

步驟二、在事先定義好的8個開關狀態下產生的參考電流和預測電流通過價值函數尋優，最后根據價值函數的輸出從而選取8個開關矢量中誤差最小的一組作用于變換器，形成電流閉環控制。

作為本發明進一步的方案：在步驟一中，通過交流側電流的測量值i_cvαβ(k)和經LC濾波后的電壓測量值v_oαβ(k)，構建電流預測數學模型，預測k+1時刻系統的電流值i_cvαβ(k+1)。

作為本發明進一步的方案：電流預測數學模型為

作為本發明進一步的方案：i_cvdq(k+1)為第k+1個采樣時刻的網測電流在兩相旋轉dq坐標系下的預測值。