[发明专利]一种并网变流系统及其模型预测控制方法

说明书

本发明涉及一种并网变流系统及其模型预测控制方法，属于交流‑直流变换技术领域，该并网变流系统包括变流器与LCL滤波器，变流器通过LCL滤波器用于连接电网，该控制方法利用二阶广义积分传递函数，构建虚拟矢量建立控制器预测模型，即交流侧电流预测模型，然后利用预设的代价函数进行寻优，优选出一组开关状态信号。通过将功率参考值转化为电流参考值实现电流控制，并且在交流侧电流预测模型中，通过对入网电流进行电流补偿，抑制了电网电压畸变，保证了系统工作的稳定性，可靠性较高。

技术领域

本发明属于交流-直流变换技术领域，具体涉及一种并网变流系统及其模型预测控制方法。

背景技术

近年来，诸如光伏等可再生能源分布式发电受到越来越多得关注，分布式发电系统中每个发电单元通过变流器在公共耦合点(PCC)处并入电网。由于多台变流器并联至PCC处的线路距离不同，且各变流器工作情况不同，输出电流中包含的谐波含量也不尽相同，因此PCC处的线路阻抗往往出现波动，呈现出弱电网特性，使得分布式发电系统的工作环境复杂多变。作为可再生能源分布式发电系统与电网的接口，并网变流器的性能是分布式发电系统安全可靠并网运行的关键因素之一，因此，选择合适的控制器保证变流器在较复杂环境下仍能保持较好工作性能具有重要意义。

现有技术中，一般采用模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)实现变流器的控制，其优点是，模型预测控制具有控制器设计简单，多目标优化等优点，在弱电网环境下，能够体现出较好的控制效果。但是，仍存在以下问题：

一，入网电流中的特定高频谐波还会在使线路电抗L_g感应出高频电压，叠加在公共耦合点电压u_g上会使其出现畸变，严重影响系统工作稳定性。

二，公共耦合点处的线路阻抗L_g出现波动，会导致并网变流系统(包括变流器和LCL滤波器)中LCL滤波器的谐振点相应地偏移，若偏移至开关频率附近，会出现变流器输出不稳定，严重时造成系统崩溃。

发明内容

本发明的目的是提供一种并网变流系统及其模型预测控制方法，用于解决现有控制方法会使变流器输出的电网电压产生畸变的问题。

基于上述目的，一种并网变流系统的模型预测控制方法的技术方案如下：

该并网变流系统包括变流器与LCL滤波器，变流器通过LCL滤波器用于连接电网，该方法包括以下步骤：

1)获取变流器侧滤波电感的电流i_L，滤波电容上的电压u_f，入网电流i_g以及公共耦合点电压u_g；

2)将步骤1)中采集的电压值u_f、u_g和电流值i_L、i_g，代入设定的控制器预测模型，能够得到在变流器的不同开关状态信号下的下一时刻电感电流预测值i_L(k+1)、入网电流预测值i_g(k+1)；

所述的控制器预测模型包括交流侧电流预测模型，表达式如下：

x_dq(k+1)＝A_Dx_dq(k)+B_Du_dq(k)