[發明專利]一種基于模型預測控制的光伏變流器構網控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202210765433.0
• 申請日: 2022-07-01
• 公開（公告）號: CN114844115B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 楊鵬程;夏楊紅;韋巍;于淼;彭勇剛;蔡宏達;李靜
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙大城市學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50;H02J3/24;H02J3/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于模型預測控制的光伏變流器構網控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：采集光伏變流器直流側輸入光伏電壓、輸入光伏電流、交流側輸出三相電壓、輸出三相電流和交流濾波器三相電流，并將三相量變換至兩相靜止αβ坐標系分別得到交流輸出電壓、交流輸出電流和交流濾波器電流，建立αβ坐標系下的光伏變流器預測模型，計算預測交流輸出電壓和預測光伏電壓；

所述αβ坐標系下的光伏變流器預測模型如下：

其中，

其中，Ts表示采樣周期，k表示當前采樣時刻，k+1表示下一采樣時刻，Vo(k)為當前采樣時刻的交流輸出電壓，Io(k)為當前采樣時刻的交流輸出電流，If (k)為當前采樣時刻的交流濾波器電流，Vo(k+1)，If(k+1)分別為預測交流輸出電壓和預測交流濾波器電流，Vpv(k)為當前采樣時刻的光伏變流器直流側輸入光伏電壓，Ipv(k)為當前采樣時刻的光伏變流器直流側輸入光伏電流，Vpv(k+1)為預測光伏電壓，Cpv為直流側濾波器的電容值，Sa(k)、Sb(k)、Sc(k)分別為a、b、c三相對應的開關管狀態，If_α(k)、If_β(k)分別為If(k)在α軸和β軸上的分量，Vn(k)為光伏變流器交流出口電壓矢量，n取1到8，與8組光伏變流器開關狀態相對應，Lf為交流側濾波器的電感值，Cf為交流側濾波器的電容值，T為轉置符號；

步驟2：計算參考相角和參考幅值，生成參考輸出電壓；

步驟3：根據步驟2的參考輸出電壓，并基于步驟1中的光伏變流器預測模型得到的預測交流輸出電壓和預測光伏電壓，計算模型預測控制的成本函數，模型預測控制的成本函數具體如下：

其中，Vo_α(k+1)、Vo_β(k+1)分別為預測交流輸出電壓Vo(k+1)在α軸和β軸上的分量，和分別為參考輸出電壓在α軸和β軸上的分量，為懲罰函數，用于舍棄不滿足要求的開關狀態；所述懲罰函數取值的具體方法為：若光伏變流器選擇功率爬坡模式，并且預測光伏電壓Vpv(k+1)相較于Vpv(k)的變化方向與功率爬坡下光伏電壓的變化方向相反時，對應開關狀態的成本函數中取無窮大；否則取0；若光伏變流器選擇下垂控制模式，取0；

遍歷光伏變流器的開關狀態選取最小成本函數對應的開關狀態執行，完成本周期的控制動作。

2.根據權利要求1所述的一種基于模型預測控制的光伏變流器構網控制方法，其特征在于，計算參考相角的過程如下：

其中，為當前相角，為參考頻率，由頻率-無功下垂控制得出，、r和分別為頻率-無功下垂控制中的額定頻率、無功下垂系數和當前無功功率。