一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法、装置及设备，包括：建立柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型,根据所述αβ轴数学模型获取并网逆变器输出电流空间矢量的幅值；建立基于所述并网逆变器输出电流空间矢量的幅值的预测模型,根据所述预测模型获取预测输出值；根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成所述预测模型的控制增量,并对所述控制增量进行修正,以获得并网逆变器的控制输入量。解决了现有的控制方法调节的柔和性不高，无法降低注入电网的谐波的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法、装置及设备
本专利技术涉及三相并网领域，特别涉及一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法、装置及设备。
技术介绍
近年来，随着新能源的逐步发展，越来越多的光伏逆变并网装置接入到现代电网中，然而，大量光伏机组的引入可能对分布式光伏并网发电系统产生电网不稳定等负面影响，因此对现代电网的抗干扰能力也提出了更高的要求。三相并网逆变器接入的电网环境极其复杂，存在很多非线性不确定的干扰因素，传统PI控制下的三相并网逆变器鲁棒性较差，在扰动下调节会使并网输出电流波形发生严重的畸变，不能很好地应对外界对电网的干扰。预测控制能在不确定扰动下保持较好的鲁棒性，能有效应对外界的干扰，因此在控制策略上可选择预测控制算法来增强并网逆变器的抗干扰能力。预测控制算法本质上是一种关于计算机如何实现优化控制的算法，它主要通过预测模型来预测未来的输出，同时配合闭环反馈校正滚动实现优化控制。从预测控制的基本原理出发，设计不同的优化策略、模型形式和校正措施，在同一个系统中可实现不同的预测控制算法。目前在工业控制领域应用最多的预测控制算法主要是动态矩阵控制(DMC)、广义预测控制(GPC)和模型算法控制(MAC)。动态矩阵控制(DMC)作为一种经典的模型预测控制算法，具有算法实现容易、数据计算量少、鲁棒性强的特点，在化工、石油部门等具有纯时延、开环渐进稳定的非最小相位系统中得到有效应用。在被控对象是渐近稳定的前提下，应用DMC算法不需要明确系统具体的数学模型，在获得被控对象阶跃响应序列后就可实现相应控制。同时，对于存在一定纯滞后特性的被控对象或者传递函数的零点存在于S域右半平面的非最小相位系统，DMC算法都能达到很好的控制效果。动态矩阵预测控制在控制方式上基于阶跃响应，在控制算法上应用了包括数字积分环节的增量式算法，在消除系统静差方面有着显著优势。在实际生产应用过程中，时常会碰到一些处于非线性不稳定状态的系统，如何对这些系统进行有效的控制成为研究重点，而DMC在这方面也起到了一定的作用，在面向弱非线性系统时DMC可通过对其工作点进行线性化处理后再按照线性系统的方法进行控制，在面向不稳定系统时DMC可配合PID控制,通过常规PID控制使系统稳定后再应用DMC算法进行控制。针对三相并网电流的扰动，现有的控制方法调节的柔和性不高，无法降低注入电网的谐波。有鉴于此，提出本申请。
技术实现思路
本专利技术公开了一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法、装置及设备，旨在至少部分解决现有技术的不足。本专利技术第一实施例提供了一种柔性三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，包括：建立柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型,根据所述αβ轴数学模型获取并网逆变器输出电流空间矢量的幅值；建立基于所述并网逆变器输出电流空间矢量的幅值的预测模型,根据所述预测模型获取预测输出值；根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成所述预测模型的控制增量。优选地，所述柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型为：其中，L和r分别为电网单相电感值和电感寄生电阻，Vα，Vβ为并网逆变器输出电压空间矢量在αβ坐标轴上的分量，Eα,Eβ为三相电网输出电压空间矢量在αβ坐标轴上的分量，Iα,Iβ为并网逆变器输出电流空间矢量在αβ坐标轴上的分量，|IREF|为并网逆变器输出电流空间矢量的幅值。优选地，所述预测模型为：其中，A为动态矩阵，由系统的阶跃响应序列构成的P行M列矩阵；P为预测步长，表示对未来P个时刻输出的预测；M为控制步长，表示输入的控制变量需要变化的次数。优选地，所述根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成所述预测模型的控制增量,具体为：生成所述预测模型的控制增量，对所述控制增量进行滚动优化，以获得优化增量；获取实际输出电流空间矢量幅值，并根据所述实际输出电流空间矢量幅值修正所述优化增量，以获得并网逆变器的控制输入量。优选地，所述控制增量模型为：其中，Iset(k)为设定电流空间矢量幅值，ΔIM为电流空间矢量幅值输入控制增量，Q为误差权矩阵，R为控制权矩阵，Ip0(k)为预测输出电流空间矢量幅值初始值，Ip(k)为预测输出电流空间矢量幅值。优选地，优化增量模型为：式中，ΔIM-best(k)为最优输入控制增量，I(k)为并网逆变器的控制输入量。本专利技术第二实施例提供了一种柔性三相并网逆变器动态矩阵的控制装置，包括：αβ轴数学模型建立单元，用于建立柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型,根据所述αβ轴数学模型获取并网逆变器输出电流空间矢量的幅值；预测模型建立单元，用于建立基于所述并网逆变器输出电流空间矢量的幅值的预测模型,根据所述预测模型获取预测输出值；控制输入量获取单元，生成所述预测模型的控制增量,并对所述控制增量进行修正,以获得并网逆变器的控制输入量。优选地，所述预测模型为：其中，A为动态矩阵，由系统的阶跃响应序列构成的P行M列矩阵；P为预测步长，表示对未来P个时刻输出的预测；M为控制步长，表示输入的控制变量需要变化的次数。优选地，所述预测模型为：其中，A为动态矩阵，由系统的阶跃响应序列构成的P行M列矩阵；P为预测步长，表示对未来P个时刻输出的预测；M为控制步长，表示输入的控制变量需要变化的次数。本专利技术第三实施例提供了一种柔性三相并网逆变器动态矩阵的控制设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序实现如上任意一项所述的一种柔性三相并网逆变器动态矩阵的控制方法。基于本专利技术提供的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法、装置及设备，通过先建立柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型，并根据轴数学模型获取并网逆变器输出电流空间矢量的幅值，再建立预测模型，以获取预测输出值，根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成系统的控制增量，经过反馈校正之后，以生成用于在系统能够在控制增量的作用下保证实际输出尽可能趋近于参考输出，及在系统进入稳定状态后，控制增量可能会持续作用于系统而对执行机构的性能产生一定的影响的最终输入控制量。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法流程示意图；图2是本专利技术提供的动态矩阵控制的柔性三相并网逆变器结构示意图；图3是本专利技术提供的系统控制示意图；图4是本专利技术提供的三相并网电流扰动曲线示意图；图5是扰动条件下基于PI控制的波形图；图6是扰动条件下基于动态矩阵控制的波形图；图7是本专利技术第二实施例提供的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制装置模块示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，其特征在于，包括：/n建立柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型,根据所述αβ轴数学模型获取并网逆变器输出电流空间矢量的幅值；/n建立基于所述并网逆变器输出电流空间矢量的幅值的预测模型,根据所述预测模型获取预测输出值；/n根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成所述预测模型的控制增量,并对所述控制增量进行修正,以获得并网逆变器的控制输入量。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，其特征在于，包括：
建立柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型,根据所述αβ轴数学模型获取并网逆变器输出电流空间矢量的幅值；
建立基于所述并网逆变器输出电流空间矢量的幅值的预测模型,根据所述预测模型获取预测输出值；
根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成所述预测模型的控制增量,并对所述控制增量进行修正,以获得并网逆变器的控制输入量。


2.根据权利要求1所述的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，其特征在于，所述柔性三相并网逆变器的αβ轴数学模型为：






其中，L和r分别为电网单相电感值和电感寄生电阻，Vα，Vβ为并网逆变器输出电压空间矢量在αβ坐标轴上的分量，Eα,Eβ为三相电网输出电压空间矢量在αβ坐标轴上的分量，Iα,Iβ为并网逆变器输出电流空间矢量在αβ坐标轴上的分量，|IREF|为并网逆变器输出电流空间矢量的幅值。


3.根据权利要求1所述的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，其特征在于，所述预测模型为：
I(k)＝I0(k)+AΔI(k)，
其中，A为动态矩阵，由系统的阶跃响应序列构成的P行M列矩阵；P为预测步长，表示对未来P个时刻输出的预测；M为控制步长，表示输入的控制变量需要变化的次数。


4.根据权利要求1所述的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，其特征在于，所述根据所述预测输出值及并网逆变器输出电流空间矢量的幅值生成所述预测模型的控制增量，具体为：
生成所述预测模型的控制增量，对所述控制增量进行滚动优化，以获得优化增量；
获取实际输出电流空间矢量幅值，并根据所述实际输出电流空间矢量幅值修正所述优化增量，以获得并网逆变器的控制输入量。


5.根据权利要求4所述的一种三相并网逆变器动态矩阵的控制方法，其特征在于，所述控制增量模型为：



其中，Iset(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏天浩，张辑，潘才保，张强，田洪，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35