[发明专利]一种减少光伏模型预测控制系统低电压穿越时稳态误差的方法

说明书

本发明公开了一种减少光伏模型预测控制系统低电压穿越时稳态误差的方法，该方法在光伏并网逆变器电流控制环节采用MPC实现电流快速跟踪及大幅度调节。进一步的针对调节过程中因为模型参数不匹配引起的系统稳态误差问题，设置自适应目标函数来提高无功分配精度，提高光伏并网逆变器LVRT时，电流快速跟踪性和大幅度调节特性，实现电压跌落时无功快速响应。本发明采用MPC技术实现电流快速跟踪及大幅度调节，提高光伏并网逆变器LVRT能力，利用MPC电流快速跟踪性和大幅度调节特性，实现电压跌落时无功快速响应。

技术领域

本发明涉及一种减少光伏模型预测控制系统低电压穿越时稳态误差的方法，该方法采用模型预测控制来实现电流快速跟踪及大幅度调节，减少光伏模型预测控制系统低电压穿越时稳态误差的方法。

背景技术

随着电网容量不断增加，光伏等新能源发电大规模接入，势必会对电力系统稳定性造成影响。为实现光伏友好型并网，使光伏电站参与网侧调节，需要开展光伏并网控制研究，当电网发生电压跌落事故，会造成光伏逆变装置用到的电力电子元器件损坏。因此需要开展采用光伏并网装置低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)研究。

为提高光伏并网逆变器故障发生和切除后的电压、电流变化应对能力，目前有两类方案，一种是添加主动、被动硬件设备，比如：无功补偿装置、储能设备、crowbar电路来稳定电压、限制过流，但这些成套硬件设备，使改造成本大幅增加，与本身发电设备之间的协调控制也较为复杂。一种是通过改进控制算法，实现光伏并网逆变器输出电流限制和并网点电压支撑。

模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)作为一种新兴控制策略，因为快速动态响应能力强，可同时控制多个目标，输出特性好，在光伏并网逆变器控制领域得到广泛关注，但该控制策略存在计算量大的问题，这就需要更高性能的处理器，这无疑增加了成本，不利于该控制算法的推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少光伏模型预测控制系统低电压穿越时稳态误差的方法，具体是在光伏并网逆变器电流控制环节采用MPC实现电流快速跟踪及大幅度调节。进一步的针对调节过程中因为模型参数不匹配引起的系统稳态误差问题，设置自适应目标函数来提高无功分配精度，提高光伏并网逆变器LVRT时，电流快速跟踪性和大幅度调节特性，实现电压跌落时无功快速响应。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种减少光伏模型预测控制系统低电压穿越时稳态误差的方法，包括以下步骤：

1)根据基尔霍夫电压定律，建立LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型；

2)对步骤1)LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型进行Park变换，得到光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型；

3)根据步骤2)LCL光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型，将交叉耦合项视为扰动，采用网侧电压定向矢量控制，得到瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q表达式；

4)根据步骤2)光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型和步骤3)LCL光伏并网逆变器电瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q表达式，得到光伏并网逆变器电流PI控制的传递函数；

5)为实现光伏电站低电压穿越，根据步骤3)LCL光伏并网逆变器电瞬时有功功率P和瞬时无功功率Q表达式和步骤4)光伏并网逆变器电流PI控制的传递函数，得到有功和无功电流参考值与额定电流关系式及无功电流取值范围；

6)采用模型预测控制MPC，实现光伏电站低电压穿越，将步骤2)光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型转换为状态方程，并在状态方程中引入采样时间，得到光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的状态时域方程；