一种三电平光伏逆变器预测控制方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力系统控制领域，具体涉及一种三电平光伏逆变器预测控制方法、装置、设备及介质。根据电网电压、逆变器三相输出电流、直流侧电压、变流器的三相输出电压、t时刻的电网电压的α、β分量、逆变器输出电流的α、β分量和变流器的三相输出电压，求出t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值的α、β分量进行计算，最后得到目标值在最小情况下的t+1时刻的开关状态；基于FCS

【技术实现步骤摘要】
一种三电平光伏逆变器预测控制方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术属于电力系统控制领域，具体涉及一种三电平光伏逆变器预测控制方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]光伏变流器多设计为两电平或三电平变流器，传统的两电平变流器虽然建设成本低，但直流侧电容电压承受能力弱，承受高电压时容易造成击穿，且两电平变流器输出的谐波特性较差，而三电平变流器中处于截止状态的功率管压降仅为直流侧电压的一半，且谐波特性好。
[0003]传统的三电平变流器多采用双闭环控制，但传统双闭环控制由于存在较多的整定参数，存在参数整定困难和参数对主电路敏感的问题。三电平变流器的双环控制技术和中点电压平衡技术，但存在传统双闭环的多种固有缺陷且需要利用多种冗余的小矢量，计算量较大，结构复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种三电平光伏逆变器预测控制方法、装置、设备及介质，以解决现有技术中NPC型三电平光伏逆变器传统的双闭环控制策略存在控制结构复杂，需要整定的参数过多，调制模块设计复杂的问题。
[0005]为达上述目的，本专利技术提出技术方案如下：
[0006]一种三电平光伏逆变器预测控制方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，获得t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值；
[0008]步骤2，获取第m种t+1时刻的开关状态值；m＝1,2
……
27；
[0009]步骤3，获取t+1时刻直流侧两电容上的电压差的预测值；
[0010]步骤4，获取t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值；
[0011]步骤5，获取t+1时刻各种开关状态下的开关频率；
[0012]步骤6，根据逆变器输出电流预测值、t+1的第m种开关状态值，t+1和t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值以及开关频率建立目标函数，求出目标函数值在最小情况下的t+1时刻的开关状态。
[0013]优选的，步骤1具体为，获得t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值的α、β分量i
α
(t+1)、i
β
(t+1)、i
α
(t+2)、i
β
(t+2)；
[0014]具体公式为：
[0015][0016]式中，e
α
(t)和e
β
(t)分别为t时刻的电网电压的α、β分量；i
α
(t)、i
β
(t)分别为逆变器输出电流的α、β分量；v
α
(t)、v
β
(t)分别为变流器的三相输出电压，i
α
(t+1)、i
β
(t+1)、i
α
(t+2)、i
β
(t+2)分别为t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值的α、β分量；L为滤波电感；R为线路电阻；C为直流侧电容；T
s
为采样周期。
[0017]优选的，步骤2具体为，根据公式：
[0018][0019]获得第m种t+1时刻的开关状态变量S
mx
(t+1)；
[0020]式中x＝a,b,c。
[0021]优选的，步骤3具体为，根据公式：
[0022][0023]获得t+1时刻开关状态为Sx(t)下直流侧两电容上的电压差的预测值dU
dc
(t+1)；
[0024]式中，U
dc1
(t)和U
dc2
(t)为直流侧电压，i
a
(t)、i
b
(t)和i
c
(t)为逆变器三相输出电流，T
s
为采样周期，C为直流侧电容；
[0025]优选的，步骤4具体为，根据公式：
[0026][0027]获得在t+2时刻第m种开关状态下的直流侧两电容上的电压差的预测值dU
dcm
(t+2)；
[0028]式中，U
dc1
(t)和U
dc2
(t)为直流侧电压，i
a
(t)、i
b
(t)和i
c
(t)为逆变器三相输出电流，T
s
为采样周期，C为直流侧电容；m＝1,2
……
27。
[0029]优选的，步骤5具体为，根据公式
[0030][0031]获得三电平光伏逆变器器件在t时刻到t+1时刻的第m种开关状态下的开关频率n
msw
(t)；式中：S
mx
(t+1)为t+1的第m种开关状态值，S
x
(t)为t时刻开关状态值。
[0032]优选的，步骤6具体为，根据公式：
[0033][0034]获取27种两步预测开关状态下的目标值J
m
，式中，分别为t+1时刻参考电流在α、β坐标下的分量，λ1、λ2、λ3分别为控制电流、直流电压不平衡、开关频率的权重系数；i
α
(t+1)、i
β
(t+1)、i
α
(t+2)、i
β
(t+2)分别为t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值的α、β分量；dU
dc
(t+1)和dU
mdc
(t+2)分别为t+1和t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值；根据27种两步预测开关状态下的目标值J
m
，按照最小选取的原则选取目标值在最小情况下的t+1时刻的开关状态：S
x1
(t+1)、S
x2
(t+1)、S
x3
(t+1)、S
x4
(t+1)；返回步骤1进入下一个控制时刻计算。
[0035]一种三电平光伏逆变器预测控制装置，包括：电流预测值获取模块、开关状态值获取模块、电压差预测模块和目标函数模块。
[0036]电流预测值获取模块，用于获得t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值；
[0037]开关状态值获取模块，用于获取第m种t+1时刻的开关状态值；m＝1,2
……
27；
[0038]电压差预测模块，用于获取t+1时刻直流侧两电容上的电压差的预测值和t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值；
[0039]开关频率获取模块，，用于获取t+1时刻各种开关状态下的开关频率；
[0040]目标函数模块，用于根据逆变器输出电流预测值、t+1的第m种开关状态值，t+1和t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值以及开关频率建立目标函数，并求出目标函数值在最小情况下的t+1时刻的开关状态。
[0041]一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所属处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现如权利要求1
‑
7中任一项所述的一种三电平光伏逆变器预测控制方法。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三电平光伏逆变器预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获得t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值；步骤2，获取第m种t+1时刻的开关状态值；m＝1,2
……
27；步骤3，获取t+1时刻直流侧两电容上的电压差的预测值；步骤4，获取t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值；步骤5，获取t+1时刻各种开关状态下的开关频率；步骤6，根据逆变器输出电流预测值、t+1的第m种开关状态值，t+1和t+2时刻直流侧两电容上的电压差的预测值以及开关频率建立目标函数，求出目标函数值在最小情况下的t+1时刻的开关状态。2.如权利要求1所述的一种三电平光伏逆变器预测控制方法，其特征在于，步骤1具体为，获得t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值的α、β分量i
α
(t+1)、i
β
(t+1)、i
α
(t+2)、i
β
(t+2)；具体公式为：具体公式为：式中，e
α
(t)和e
β
(t)分别为t时刻的电网电压的α、β分量；i
α
(t)、i
β
(t)分别为逆变器输出电流的α、β分量；v
α
(t)、v
β
(t)分别为变流器的三相输出电压，i
α
(t+1)、i
β
(t+1)、i
α
(t+2)、i
β
(t+2)分别为t+1时刻及t+2时刻逆变器输出电流预测值的α、β分量；L为滤波电感；R为线路电阻；C为直流侧电容；T
s
为采样周期。3.如权利要求1所述的一种三电平光伏逆变器预测控制方法，其特征在于，步骤2具体为，根据公式：获得第m种t+1时刻的开关状态变量S
mx
(t+1)；式中x＝a,b,c。4.如权利要求1所述的一种三电平光伏逆变器预测控制方法，其特征在于，步骤3具体为，根据公式：获得t+1时刻开关状态为Sx(t)下直流侧两电容上的电压差的预测值dU
dc
(t+1)；式中，U
dc1
(t)和U
dc2
(t)为直流侧电压，i
a
(t)、i
b
(t)和i
c
(t)为逆变器三相输出电流，T
s
为
采样周期，C为直流侧电容。5.如权利要求1所述的一种三电平光伏逆变器预测控制方法，其特征在于，步骤4具体为，根据公式：获得在t+2时刻第m种开关状态下的直流侧两电容上的电压差的预测值dU
dcm
(t+2)；式中，U
dc1
(t)和U
dc2
(t)为直流侧电压，i
a
(t)、i
b
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨爽勉，胡宪法，赵儆，唐绍普，宋云超，张童童，
申请(专利权)人：特变电工科技投资有限公司，
类型：发明
国别省市：