[发明专利]一种基于预测偏差反馈矫正的并网逆变器MPC方法

说明书

本发明公开了一种基于预测偏差反馈矫正的并网逆变器MPC方法，采用电压外环控制，电流内环MPC控制，锁相环单元获得电网电压矢量角θ以实现坐标变换；电压外环根据PWM变流器直流侧电容电压，输出并网电流给定值电流内环MPC控制单元根据k+1时刻并网电流给定值和k时刻并网电流实际值以及预测偏差反馈单元的反馈量，得到逆变器在k到k+1时刻的电压矢量u_c(α,β)(k)；将得到的电压矢量u_c(α,β)(k)转化为驱动并网逆变器功率器件的信号s_abc。本发明的预测偏差反馈单元能在系统参数不匹配时实现自适应矫正，在并网逆变器的负载突变、温升等其他原因导致并网电感和电阻发生变化时，保持良好的电流跟踪效果，提高了并网逆变器参数变动时的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种并网逆变器控制方法，特别是一种基于预测偏差反馈矫正的并网逆变器MPC方法。

背景技术

随着光伏、风能等新能源的发展，分布式发电系统得到广泛的运用，而并网逆变器作为新能源并入电网的转换装置，也得到了广泛的关注和研究。模型预测控制(MPC)作为一种非线性控制技术，以其快速的响应速度、简单的实现方式以及对于限制条件定义价值函数的直接处理方式在并网逆变器的控制方式中占有重要的地位。然而常规的MPC控制方式在系统实际运用时，常常会受到参数不匹配的影响，控制性能恶化严重。因此参数变动时，MPC控制的并网逆变器的高性能稳定性问题亟需解决。

目前，针对该问题的解决方法有：Luenberger观测器前馈补偿法、扩张状态观测器前馈补偿法、采用简化的电感观测器修正法。采用Luenberger观测器通过前馈补偿来消除系统扰动，但是该控制策略基于定频式模型预测控制中参数不匹配的问题，不适用于此处有限状态模型预测控制；采用扩张状态观测器估计实际扰动，并通过前馈补偿消除扰动影响，但是该算法结构复杂、计算耗时长，对控制器的性能要求高。采用简化的电感观测器，利用电感的观测值实时修正系统电感参数，提高了系统在电路电感L变化时的鲁棒性。但是该策略忽略了电路阻抗R变动的影响。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，提出一种基于预测偏差反馈矫正的并网逆变器MPC方法，解决在系统参数不匹配时并网电流畸变加重的问题，提高系统的鲁棒性。

技术方案：一种基于预测偏差反馈矫正的并网逆变器MPC方法，包括如下步骤：

步骤一、采样三相电网电压u_sa、u_sb、u_sc和并网电流i_a、i_b、i_c，经过Clark变换分别得到两相静止坐标系下电网电压u_sα、u_sβ和并网电流i_α、i_β；

步骤二、通过锁相环获得电网电压矢量角θ，利用电压矢量角θ对两相静止坐标系下电网电压u_sα、u_sβ进行Park变换，得到同步旋转坐标系下电网电压的d、q分量u_d、u_q；

步骤三、采样直流侧电容电压u_dc，通过定直流电压外环控制单元得到并网电流d轴分量的给定值并且把并网电流q轴分量的给定值设为0，将他们反变换到两相静止坐标系下得到k+1时刻的并网电流给定值

步骤四、将步骤三得到的k+1时刻并网电流给定值由步骤一得到的k时刻并网电流值i_α,β(k)送给电流内环MPC控制单元(9)，从而获得逆变器在k时刻的输出电压矢量u_c(α,β)(k)以及k+1时刻的并网电流预测值