[发明专利]一种基于模型预测控制的光伏变流器构网控制方法及装置

权利要求书

1.一种基于模型预测控制的光伏变流器构网控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：采集光伏变流器直流侧输入光伏电压、输入光伏电流、交流侧输出三相电压、输出三相电流和交流滤波器三相电流，并将三相量变换至两相静止αβ坐标系分别得到交流输出电压、交流输出电流和交流滤波器电流，建立αβ坐标系下的光伏变流器预测模型，计算预测交流输出电压和预测光伏电压；

所述αβ坐标系下的光伏变流器预测模型如下：

其中，

其中，Ts表示采样周期，k表示当前采样时刻，k+1表示下一采样时刻，Vo(k)为当前采样时刻的交流输出电压，Io(k)为当前采样时刻的交流输出电流，If (k)为当前采样时刻的交流滤波器电流，Vo(k+1)，If(k+1)分别为预测交流输出电压和预测交流滤波器电流，Vpv(k)为当前采样时刻的光伏变流器直流侧输入光伏电压，Ipv(k)为当前采样时刻的光伏变流器直流侧输入光伏电流，Vpv(k+1)为预测光伏电压，Cpv为直流侧滤波器的电容值，Sa(k)、Sb(k)、Sc(k)分别为a、b、c三相对应的开关管状态，If_α(k)、If_β(k)分别为If(k)在α轴和β轴上的分量，Vn(k)为光伏变流器交流出口电压矢量，n取1到8，与8组光伏变流器开关状态相对应，Lf为交流侧滤波器的电感值，Cf为交流侧滤波器的电容值，T为转置符号；

步骤2：计算参考相角和参考幅值，生成参考输出电压；

步骤3：根据步骤2的参考输出电压，并基于步骤1中的光伏变流器预测模型得到的预测交流输出电压和预测光伏电压，计算模型预测控制的成本函数，模型预测控制的成本函数具体如下：

其中，Vo_α(k+1)、Vo_β(k+1)分别为预测交流输出电压Vo(k+1)在α轴和β轴上的分量，和分别为参考输出电压在α轴和β轴上的分量，为惩罚函数，用于舍弃不满足要求的开关状态；所述惩罚函数取值的具体方法为：若光伏变流器选择功率爬坡模式，并且预测光伏电压Vpv(k+1)相较于Vpv(k)的变化方向与功率爬坡下光伏电压的变化方向相反时，对应开关状态的成本函数中取无穷大；否则取0；若光伏变流器选择下垂控制模式，取0；

遍历光伏变流器的开关状态选取最小成本函数对应的开关状态执行，完成本周期的控制动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型预测控制的光伏变流器构网控制方法，其特征在于，计算参考相角的过程如下：

其中，为当前相角，为参考频率，由频率-无功下垂控制得出，、r和分别为频率-无功下垂控制中的额定频率、无功下垂系数和当前无功功率。