[发明专利]一种单相并网逆变器定频模型预测电流控制方法

说明书

本发明提供了单相并网逆变器定频模型预测电流控制方法：步骤一：在k采样时刻，通过获取当前i_o(k)和u_g(k)，通过输出电压u_out计算t_NZ；步骤二：若0≤t_NZ≤T_s，执行步骤三，否则执行步骤四；步骤三：获取到t_NZ后，计算t_Z；通过价值函数g₁评估并输出最优开关状态；步骤四：通过传统模型预测电流控制计算方法，通过价值函数g₂评估并输出最优开关状态。步骤五：选取步骤三或四中的最优开关状态，作用在逆变器上输出最优的选择输出电压，之后输出电网电流实现对给定电流的跟踪。本发明通过单周期非零输出电压开关状态和零输出电压开关状态的集合控制集，实现了在单相并网逆变器中的定频模型预测电流控制，改善了单相并网逆变器输出并网电流的波形品质。

技术领域

本发明属于并网型逆变器电源的电流控制技术领域，涉及一种单相并网逆变器定频模型预测电流控制方法。

背景技术

有限状态集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)对数字化离散控制系统来说，是一种具有快速动态响应和强鲁棒性的非线性控制方法，在电力电子变换器领域有着广泛的应用前景。随着数字处理芯片的迅猛发展，FCS-MPC是当今一个受到广泛研究应用的热点方法。凭借着其离散控制特性与逆变器有限开关状态的相互切合，在无需过多参数设计的情况下，取得了良好的非线性控制效果。然而模型预测控制也存在着依赖高采样频率，开关频率不固定，谐波频谱分散和多开关变量遍历寻优导致的计算负担重等问题。

在单相并网逆变器模型预测电流控制算法的应用中，针对典型的逆变电路拓扑结构，其三种有限的有效开关状态，极大地限制了FCS-MPC控制性能和算法优越性的体现。同时针对并网型逆变器，对比负载型逆变器来说，电网自身存在阻抗较小，谐波通过率高等特性，同时结合直流侧电压的升高，使得其输出信号的波动误差进一步增大。

发明内容

针对上述现有技术的不足与缺陷，本发明的目的在于公开一种单相并网逆变器定频模型预测电流控制方法，解决现有技术中开关频率不固定、输出波形频谱分散的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：一种单相并网逆变器定频模型预测电流控制方法，该方法包括电压源型单相并网逆变器，所述的电压源型单相并网逆变器包括与逆变器H桥并联的母线电容，逆变器H桥是电压源型单相并网逆变器驱动部分，逆变器H桥由四个集成反并联二极管的开关管S₁，S₂，组成，在同一桥臂的两管开关状态为互补导通，滤波器形式为单电感L，逆变器输出回路等效电阻为R，通过汇流条在满足本地负载需的同时，经隔离变压器接入电网；

该方法包括如下步骤：

步骤一：在k采样时刻，通过获取当前i_o(k)和u_g(k)，将四种不同开关状态的相应输出电压u_out(k)分别带入式Ⅰ，计算电压源型单相并网逆变器非零输出电压开关状态的作用时间t_NZ；

其中：

λ＝u_out(k)-Ri_o(k)-u_g(k)，

L为电压源型单相并网逆变器输出滤波器电感，

R为电压源型单相并网逆变器输出回路等效电阻，

T_s为控制系统采样时间周期，

u_g(k)为k采样时刻时的电网电压，