[实用新型]T型三电平逆变器有限集模型预测控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光伏并网逆变技术领域，尤其涉及一种T型三电平逆变器有限集模型预测控制系统。

背景技术

三电平逆变器技术主要应用于中高压、大功率场合，光伏并网发电是三电平技术的重要应用之一，光伏并网发电将不稳定的光伏电池板组合，经过多级电力电子变换器组合，最后输出恒定频率的交流电压并网运行。在光伏并网发电中，逆变器起着十分关键的作用。随着开关器件的不断发展，逆变器的拓扑、调制方式和控制策略也在不断发展，控制理论在逆变器的控制中得以应用。在三电平并网逆变器中，直流侧中点电位不平衡会导致开关管的最大反向电压增大，严重时甚至损坏器件，使系统可靠性大大降低，此外中点电位不平衡时，逆变器输出电压含有低次谐波，直接影响并网逆变器输出性能，因此必须对直流侧中点电位进行控制。为了使中点电压保持平衡，学者提出了调制策略，如正弦PWM控制、空间矢量PWM控制、开关频率优化PWM控制等，一般来说，这些方法都很好的保证了中点电位的平衡，但是调制方法计算复杂，需要进行三角变换和查表，占用大量的存储空间。常用的并网电流控制技术有PI控制、滞环控制、重复控制等，但PI控制需要消除耦合，滞环控制的开关频率不固定，重复控制的动态响应比较慢，一般不单独使用。预测控制是一类新型计算机控制算法，它对于多变量、非线性系统的控制具有明显的优势。它可以对由于模型失配、时变、干扰等不确定性及时进行弥补，始终把新的优化建立在实际的基础上，使控制保持实际上的最优。电流预测控制技术相比于传统的控制技术实现过程灵活，通过目标价值函数的优化即可实现对三电平光伏并网逆变器综合性能的优化，无需调制器，直接根据目标函数选择最优的开关状态，在电流跟踪性能和中点电位平衡控制方面具有较快的响应速度。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种便于对T型三电平光伏并网逆变器进行控制的T型三电平逆变器有限集模型预测控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括T型三电平光伏并网逆变器、DSP处理器、管脚保护电路、电流采样电路、开关电源电路和隔离驱动保护电路，其结构要点T型三电平光伏并网逆变器的输入端与光伏电池板的电能输出端相连，T型三电平光伏并网逆变器的输出端与滤波器的输入端相连，滤波器的输出端分别与电网、传感器信号输入端相连，传感器信号输出端与电流采样电路的信号输入端相连，电流采样电路的信号输出端与DSP处理器的信号输入端相连，DSP处理器的控制信号输出端与隔离驱动保护电路的输入端口相连，隔离驱动保护电路的输出端口与T型三电平光伏并网逆变器的控制端口相连。

作为一种优选方案，本实用新型所述T型三电平光伏并网逆变器包括开关器件TA1、TA2、TA3、TA4、TB1、TB2、TB3、TB4、TC1、TC2、TC3、TC4，TA3、TA4反向串联，TA3、TA4串联电路一端与电容C₁一端、电容C2一端与零电位参考点相连，C₁另一端与母线正极P相连，C₂另一端与母线负极N相连；TA3、TA4串联电路另一端第一路依次通过负载电阻R1、负载电感L1与电网A相相连，第二路通过TA1与P相连，第三路通过TA2与N相连；

TB3、TB4反向串联，TB3、TB4串联电路一端与所述零电位参考点相连；TB3、TB4串联电路另一端第一路依次通过负载电阻R2、负载电感L2与电网B相相连，第二路通过TB1与P相连，第三路通过TB2与N相连；

TC3、TC4反向串联，TC3、TC4串联电路一端与所述零电位参考点相连；TC3、TC4串联电路另一端第一路依次通过负载电阻R3、负载电感L3与电网C相相连，第二路通过TC1与P相连，第三路通过TC2与N相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述电流采样电路采用OPA4376芯片U5，U5的3脚依次通过电阻R45、R44与U-相电流检测端相连，U5的2脚依次通过电阻R40、R39与U+相电流检测端相连，R45、R44连接端与R40、R39连接端之间连接有电容C52；

U5的5脚依次通过电阻R56、R55与V-相电流检测端相连，U5的6脚依次通过电阻R51、R50与V+相电流检测端相连，R56、R55连接端与R51、R50连接端之间连接有电容C58。