[发明专利]一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统，包括：设定光伏并网逆变器的输出有功电流给定值，无功电流的给定值设置为零；通过dq/αβ坐标变换，将光伏并网逆变器的输出dq坐标系下的参考电流转换为αβ坐标系下的电流的参考值；根据三电平逆变器的拓扑结构，得到三电平逆变器在αβ静止坐标系下的数学模型；基于所述数学模型，根据αβ坐标系下的电流的参考值得到逆变器桥臂输出电压的参考值；通过价值函数从有限集空间新型电压矢量中选出与逆变器桥臂输出电压参考值最接近的空间电压矢量，用于控制下一个开关周期中各个开关管的状态，实现三电平逆变器交流侧电流的控制。本发明能够解决光伏发电系统效率低、交流侧谐波电流THD大的问题。

技术领域

本发明属于双MPPT光伏发电技术领域，尤其涉及一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，随着能源危机的日益加剧，可再生能源得到迅速发展。在可再生能源中光伏发电由于其储量丰富、分布广泛等优势使其具有巨大的发展潜力。报告统计，2018年全国光伏发电新增装机容量4426万千瓦，累计并网容量达1.74亿千瓦，约占电源总装机9％。作为光伏发电机与电网的接口，逆变器是光伏发电系统稳定可靠运行的关键。

在光伏发电系统，T型三电平逆变器由于具有谐波小、输出电平多、需要的滤波器电感小等优势而得到广泛应用。

但是，T型三电平逆变器应用在光伏发电系统中，传统模型预测控制假设上侧电容电压和下侧电容电压相等，因此存在着交流侧电流畸变大的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种三电平逆变器的模型预测控制方法及系统，能够提高系统输出波形质量，提高光伏发电系统的安全稳定性和高效率；同时，提出的模型预测控制不需要调制模块，具有计算量小等优势，具有很高的实用价值。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种三电平逆变器的模型预测控制方法，包括：

设定光伏并网逆变器的输出有功电流给定值，无功电流的给定值设置为零；

通过dq/αβ坐标变换，将光伏并网逆变器的输出dq坐标系下的参考电流转换为αβ坐标系下的电流的参考值；

根据三电平逆变器的拓扑结构，得到三电平逆变器在αβ静止坐标系下的数学模型；

基于所述数学模型，根据αβ坐标系下的电流的参考值得到逆变器桥臂输出电压的参考值；

通过价值函数从有限集空间新型电压矢量中选出与逆变器桥臂输出电压参考值最接近的空间电压矢量，用于控制下一个开关周期中各个开关管的状态，实现三电平逆变器交流侧电流的控制。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种三电平逆变器的模型预测控制系统，包括：

用于设定有功电流给定值和无功电流的给定值的模块；

用于通过dq/αβ坐标变换，将dq坐标系下的参考电流转换为αβ坐标系下的电流的参考值的模块；

用于根据三电平逆变器的拓扑结构，得到三电平逆变器在αβ静止坐标系下的数学模型的模块；

用于基于所述数学模型，根据αβ坐标系下的电流的参考值得到逆变器桥臂输出电压的参考值的模块；

用于通过价值函数从有限集空间电压矢量中选出与逆变器桥臂输出电压参考值最接近的空间电压矢量，用于控制下一个开关周期中各个开关管的状态，实现三电平逆变器交流侧电流的控制的模块。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：