[发明专利]Z源型并网逆变器的电流预测无差拍控制方法及其控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种Z源型并网逆变器的电流预测无差拍控制方法及实现装置，属于电 能变换领域。

背景技术

在全球能源紧缺问题日益凸显的今天，以风电、太阳能发电为代表的可再生能源发电 成为当前解决这一问题的有效途径。在可再生能源的利用方面，并网发电因其具有发电形 式灵活、电能传输方便、便于二次转换等优点成为发电利用的主流。

在并网发电系统中，传统的并网逆变器采用DC-DC-AC的两级式电能变换结构，造 成系统转换效率相对较低，同时体积较大，成本较高。围绕着适应可再生能源发电领域的 先进电能变换技术的研究成为当前的研究热点。Z源逆变器是近几年提出的一种新型逆变 器拓扑，它采用单级拓扑结构实现了直流电压和交流逆变电压的同时控制，相对于传统逆 变器，显著提高了系统效率；另外，逆变器上下桥臂功率器件能够工作于直通状态，提高 了系统的安全性。上述优良特性使得Z源逆变器在风力发电、太阳能发电等可再生发电 领域具有广泛的应用前景。

由于Z源逆变器的工作特点，要求调制(PWM)方法能够产生直通状态，进而对直流电压 进行控制。在目前应用于Z源逆变器的PWM方法中，对于三相电路结构，基于电压空间矢 量PWM(SVPWM)方法，通过在零矢量作用区间施加直通零矢量，只需在传统SVPWM 实现方法基础上，增加相应的软件程序，在不影响有效输出电压矢量的前提下能够同时实 现直流电压的控制，相对于SPWM等方法，具有明显的优势。对于单相系统，近几年提出 的单相SVPWM(Single Phase SVPWM，SPSVM)方法的灵活性较高，通过合理地分割和 分配各个基本电压空间矢量的作用时间可以得到不同的调制方式，有利于开关优化，减小 开关损耗；此外，简单的算法使其更易于数字化实现。但是传统单相SVPWM方法没有直通 状态，无法直接应用于Z源逆变器中。

在并网电流的控制策略方面，主要包括比例-积分控制、滞环控制以及无差拍控制策 略。比例-积分控制中的积分环节会带来相移以及稳态误差等问题，滞环控制具有较快的 动态响应，但传统方法工作频率不固定，为滤波器的设计带来困难。基于无差拍控制的电 流算法是在每个开关周期末采样逆变器输出电流，计算逆变器调制系数，从而达到实时跟 踪参考电流的目的，特别适合于并网电流的瞬时控制，但传统方法存在采样延迟，因此通 常结合电流、电网电压的预测算法，以提高系统的控制性能。

发明内容

本发明的目的是提供Z源型并网逆变器的电流预测无差拍控制方法及其控制装置， 以克服现有的控制方法存在采样延迟的缺陷。