[发明专利]应用于并网逆变器的新型有限控制集模型预测控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于并网逆变器的新型有限控制集模型预测控制方法，包括：根据系统运行状态，选择当前时刻的逆变器输出电压候选矢量；根据所选出的逆变器输出电压候选矢量，筛选出最优输出电压矢量，并将所述最优输出电压矢量于下个周期内激活；将获得的最优输出电压矢量对应的开关序列存储到存储器中，并以工频周期为周期对存储的数据进行更新和迭代。应用本发明实施例，在不提高采样频率和不损坏电能质量的前提下，可以从根本上减少候选矢量的数量，降低算法的计算复杂度，大大减少并网逆变器控制算法的计算时间，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及电气自动化与新能源电能并网型电力电子变换设备技术领域，尤其涉及一种应用于并网逆变器的新型有限控制集模型预测控制方法。

背景技术

近年来，随着可再生能源的快速发展，分布式发电系统得到了广泛的关注。作为连接直流电源与电网的重要组件，并网逆变器的控制性能直接决定系统的发电质量。为了获得高质量的电能，除了采用传统线性控制策略外，滑模控制、无源控制、模型预测控制等许多非线性控制策略被广泛应用于并网逆变器控制中。其中，由于不需要调制器，动态响应快，操作简单，可实现多目标约束等优点，有限控制集模型预测控制受到人们的广泛关注。

然而，传统并网逆变器需要遍历所有可能的开关组合，系统计算负担较重。例如，对于三相两电平并网逆变器，传统的有限控制集模型预测控制在每个采样周期需要遍历8种可能的开关组合，并且随着并网逆变器电平数量的增加，传统有限控制集模型预测控制的计算负担将呈指数增加，大大增加了控制系统的计算复杂度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于并网逆变器的新型有限控制集模型预测控制方法，旨在解决传统有限控制集模型预测控制方法计算负担重的问题，降低系统计算复杂度，优化并网逆变器的控制性能。

为了实现上述目的，本发明提供一种应用于并网逆变器的新型有限控制集模型预测控制方法，包括：

根据系统运行状态，选择当前时刻的逆变器输出电压候选矢量；

根据所选出的逆变器输出电压候选矢量，筛选出最优输出电压矢量，并将所述最优输出电压矢量于下个周期内激活；

将获得的最优输出电压矢量对应的开关序列存储到存储器中，并以工频周期为周期对存储的数据进行更新和迭代。

一种实现方式中，所述根据系统运行状态，选择当前时刻的逆变器输出电压候选矢量的步骤为:

判断系统运行时间是否达到设定值，如果否，选择所有可能的逆变器输出电压矢量作为候选矢量；

如果是，以最优矢量序列历史数据为基准，选择其空间位置相邻的逆变器输出电压矢量和其本身作为候选矢量。

一种实现方式中，所述根据所选出的逆变器输出电压候选矢量，筛选出最优输出电压矢量的步骤为:

根据当前时刻k时刻采样的状态变量和电网电压，并且采用延时补偿算法，构建k+2时刻的预测模型,并计算并网逆变器k+2时刻的逆变器侧电流、电网电流及电容电压三种状态变量的参考值；

将选出的候选电压矢量分别代入预测模型中，获得每一个候选电压矢量对应的k+2时刻的逆变器侧电流、电容电压及电网电流的预测值；

构造代价函数，代入k+2时刻的逆变器侧电流、电容电压及电网电流的预测值和参考值，将使得代价函数数值最小的逆变器输出电压矢量作为并网逆变器的最优输出电压矢量，并将选出的逆变器最优输出电压矢量于k+1时刻内激活。

一种实现方式中，所述预测模型为：