[發明專利]一種帶電流限制的并網逆變器模型預測控制方法

在審

• 申請號: 202210503848.0
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114784865A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 沈學宇;林煒超;黃惠娟;許慧杰;韓偉聰;劉思議;林茹艷
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司漳州供電公司;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50;H02M7/487;H02M1/32
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學俊

本發明涉及一種帶電流限制的并網逆變器模型預測控制方法，構建三相三電平中性點鉗位并網逆變器的主電路；步驟S2:采集當前時刻電網信號；步驟S3：檢測電網電壓的相位，并提取雙同步參考坐標系下電網電壓的正負序分量；步驟S4：計算并網逆變器的功率參考值；步驟S5：計算并網電流參考值；步驟S6：計算兩相靜止坐標系下的正序和負序電流參考值；步驟S7：合成參考電流矢量；步驟S8：預測DC電容器兩端電壓值步驟S9：由模型預測控制器選定最優操作并將其應用于并網逆變器上，使得并網電流可以準確跟蹤參考電流。本發明可以保證在電網不平衡故障下逆變器并網電流始終小于最大允許值。

技術領域

本發明涉及并網逆變器控制技術領域，具體涉及一種帶電流限制的并網逆變器模型預測控制方法。

背景技術

隨著我國未來新能源占比的逐步提高，新能源發電將進入加速建設和發展時期。當新能源發電系統在電網中的滲透率達到一定程度時，就要求它在發生短時故障，如電壓跌落、相位躍變以及頻率變化等情況發生時具備故障穿越能力。即要求并網逆變器在電網發生短時電壓降落時，仍需保持不脫網正常運行。只有當故障非常嚴重時，才可以與電網脫離連接。因此，在新能源并入電網時，必須采用合理的控制策略來提高并網逆變器的輸出性能，才能保證電網和用戶的安全穩定運行。

目前，并網逆變器的控制策略主要有比例積分(PI)控制、比例諧振(PR)控制、滯環比較控制、重復控制、預測控制等。PI控制技術以其原理簡單、理論成熟等特點在并網逆變器中獲得較為普遍的應用。但是，該方法無法對并網電流實現無靜差跟蹤，且動態響應速度慢。不合適的控制參數，容易導致并網電流超過最大允許范圍，影響系統的安全可靠運行。PR控制實質上是對PI控制的改進，它的基本思想是在比例環節中引入諧振環節，目的在于增大諧振頻率處系統的開環增益，提高控制系統的抗干擾能力。但是，在電網的頻率出現波動時，該方法無法有效地抑制電網諧波。滯環比較控制該方法具有穩定性強、結構簡單、動態響應塊等優勢。但由于環寬在控制過程中是維持不變的，從而造成逆變的開關頻率不受限制，導致濾波電感設計困難，EMI問題尤為突出。重復控制可以很好地消除由于重復擾動而引起的控制系統穩態誤差。但由于延時環節的存在，系統的動態響應慢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種帶電流限制的并網逆變器模型預測控制方法，提高了并網系統的運行性能，并保證在電網不平衡故障下逆變器并網電流始終小于最大允許值。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種帶電流限制的并網逆變器模型預測控制方法，包括以下步驟：

步驟S1:構建三相三電平中性點鉗位并網逆變器的主電路；

步驟S2:采集當前時刻的并網電流i(k)、電網電壓e(k)以及直流側電容電壓v_c1(k)和v_c1(k)、并網逆變器的直流側輸入電流i_dc(k)；

步驟S3：利用解耦雙同步參考坐標系鎖相環檢測得到電網電壓的相位θ，并提取雙同步參考坐標系下電網電壓的正負序分量

步驟S4：根據步驟S3得到的和并網電流的最大允許值I_max，計算出平衡電流模式、恒定有功模式以及恒定無功模式下并網逆變器的有功和無功參考值P^*和Q^*；

步驟S5：根據步驟S4得到的P^*和Q^*，計算出平衡電流模式、恒定有功模式以及恒定無功模式下的并網電流參考值

步驟S6：將步驟S5得到的和和分別做反Park變換，得到αβ坐標系下的正序電流參考值和負序電流參考值

步驟S7：將步驟S6得到的與相加，得到αβ坐標系下的電流參考值和并合成參考電流矢量i^*；

步驟S8：采用歐姆定律預測DC電容器兩端電壓值和