[发明专利]一种LCL型电池储能变流器的模型预测控制方法

权利要求书

1.一种LCL型电池储能变流器的模型预测控制方法，其特征在于，包括电网电压估算、电网电压相位角估算以及带延时补偿的有限控制集模型预测控制，其中电网电压估算包括如下步骤：

步骤1、对电路中的电气物理量进行采样调理，电气物理量包括：直流母线电压U_dc，三相两电平电路相桥臂输出电压v_i，流过逆变器侧电感的三相电流i₁，入网电流即流过网侧电感的三相电流i₂，电容两端的电压u_c；对所采样的物理量进行模数转换，之后对控制器中模数转换模块得到的数值进行换算和数值处理，获取i_1a，i_1b，i_2a，i_2b，u_ca，u_cb的瞬时值；

步骤2、计算出i_1c、i_2c、u_cc；

i_1c＝-(i_1a+i_1b) (9)

i_2c＝-(i_2a+i_2b) (10)

u_cc＝-(u_ca+u_cb) (11)；

步骤3、将采样和计算得到的逆变器侧电流i_1a、i_1b、i_1c，电网电流i_2a、i_2b、i_2c以及电容电压u_ca，u_cb，u_cc经过克莱克变换，得到静止坐标系下的逆变器侧电流i_1α、i_1β、电网电流i_2α、i_2β以及电容电压分量u_cα、u_cβ，其中变换矩阵(等幅变换)为：

步骤4、为了简化运算，采用复矢量的形式进行计算，假设各个变量均在k时刻采样得到，则复矢量的形式表示如下：

i_1αβ(k)＝i_1α(k)+j×i_1β(k) (13)

i_2αβ(k)＝i_2α(k)+j×i_2β(k) (14)

u_cαβ(k)＝u_cα(k)+j×u_cβ(k) (15)；

步骤5、估算电网电压

步骤5.1、将最优逆变器输出电压矢量分别通过纯积分与通过一阶低通滤波器得到的磁链进行比较；

其中，ω_f为基频对应的角频率，ω_c为截止频率，通常取0.1ω_f～0.5ω_f；

步骤5.2、对采用一阶低通滤波器得到的磁链进行幅值和相位补偿；

相位补偿＝arctan(ω_f/ω_c)-π/2 (20)；

步骤5.3、采用低通滤波器代替纯积分求得磁链；

磁链由下式表示：

其中，Ψ_α、Ψ_β、v_iα、v_iβ、i_2α、i_2β分别表示在静止坐标系上的磁链，逆变器侧输出电压矢量和电网电流分量；

由公式(1)可得：

根据步骤5.1、5.2以及公式(21)可知，把等号右侧的积分项用低通滤波器代替，并加以补偿，可得到磁链；

步骤5.4、根据计算出来的磁链估算电网电压，其表达式如公式(2)所示，