【技术实现步骤摘要】
基于快速模型预测控制的三相LCL并网NPC逆变系统
[0001]本专利技术属于三相LCL并网NPC逆变器控制领域，尤其涉及一种基于快速模型预测控制的三相LCL并网NPC逆变系统。
技术介绍
[0002]随着政策的推进，新能源发电得到大力发展，NPC逆变器因其输出电压电流谐波小，开关器件承受的电压及开关损耗减半等优势广泛应用于大功率的中低压变换器领域。逆变器通过滤波器与电网相连，在对THD 值同等要求下，LCL型滤波器相比其他类型逆变器具有体积、成本更小的优势，因此得到广泛使用。近年来随着微型处理器的算力不断提升，一些较为复杂的控制方法得以实现，包括模糊控制、模型预测控制、自适应控制、滑模控制、神经网络控制等。
[0003]模型预测控制中的有限集模型预测控制由于原理简单、易于理解、又无需过于复杂的参数设计及良好的控制性能等优势受到国内外学者的广泛关注。然而传统FCS
‑
MPC控制需要遍历所有开关状态，这将产生较高的运算负担，对系统控制产生较大延时,针对这个问题,现有研究提出了许多优化算法，包括：
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于快速模型预测控制的三相LCL并网NPC逆变系统，其特征在于，所述系统包括：三相LCL并网NPC逆变器和快速模型预测控制器；所述快速模型预测控制器通过选择三相LCL并网NPC逆变器当前输出电压矢量和若干个电压矢量所组成的计算扇区，对所述三相LCL并网NPC逆变器进行快速控制；通过改变预测控制参考电流角度，实现LCL滤波并网电流与电网同步；所述计算扇区为在电压矢量的复平面上参与预测控制计算的输出电压矢量组成的子区。2.根据权利要求1所述的一种基于快速模型预测控制的三相LCL并网NPC逆变系统，其特征在于，所述快速模型预测控制器包括：数据采集模块：获取三相LCL并网NPC逆变器的直流侧两个电容电压、三相LCL并网NPC逆变器的输出电流值和输出电流的电角度、并网电流、并网电流的电角度、电网电压值、电网电压的电角度、当前输出电压矢量在电压矢量的复平面上的编号；参考电流值计算模块：根据所述输出电流的电角度、并网电流的电角度和电网电压的电角度，计算得到参考电流值；三相LCL并网NPC逆变器数学模型：根据采集到的数据，建立三相LCL并网NPC逆变器数学模型和输出电压矢量的计算公式；输出电流的预测模型计算模块：根据所述三相LCL并网NPC逆变器数学模型和输出电压矢量的计算公式，得到逆变器输出电流的预测值数学模型；计算扇区及其内的短矢量选择模块：根据所述直流侧两个电容电压、当前输出电压矢量在电压矢量的复平面上的编号，选择计算扇区和其内的短矢量；控制量计算和输出模块：根据所述参考电流值和逆变器输出电流的预测值数学模型，构建代价函数；应用所述代价函数和计算扇区及计算扇区内的短矢量，通过对比代价函数在预测下一个采样周期不同输出电压矢量的值，选出最优的开关状态，实现对三相LCL并网NPC逆变器的控制。3.根据权利要求2所述的一种基于快速模型预测控制的三相LCL并网NPC逆变系统，其特征在于，所述根据所述输出电流的电角度、并网电流的电角度和电网电压的电角度，计算得到参考电流值的具体公式包括：其中，和为参考电流矢量i
*
的的实部和虚部；θ
i
、θ
c
和θ
g
分别为输出电流的电角度、并网电流的电角度和电网电压的电角度；I
d
和I
q
为人为给定值；所述通过改变预测控制参考电流角度，实现LCL滤波并网电流与电网同步的具体方法包括：计算出三相LCL并网NPC逆变器的输出电流与LCL滤波后电流的相位差，将所述相位差与所述电网电压的电角度相加，并带入参考电流值的计算公式。4.根据权利要求2所述的一种基于快速模型预测控制的三相LCL并网NPC逆变系统，其特征在于，所述输出电压矢量的计算公式为，
其中，v为输出电压矢量；v
aN
为三相LCL并网NPC逆变器的a相输出端与直流侧负端点的电压；v
bN
为三相LCL并网NPC逆变器的b相输出端与直流侧负端点的电压；v
cN
为为三相LCL并网NPC逆变器的c相输出端与直流侧负端点的电压；公式中的a为所述三相LCL并网NPC逆变器数学模型的计算公式为，其中，v
xc
为a、b和c各相滤波电容电压；v
nN
为电网中性点与直流侧负端点的电压；i
xo
和i
xg
分别为三相LCL并网NPC逆变器的a、b和c各相输出电流和并网电流；L1和L2为滤波电感；R1和R2为滤波电感的等...
【专利技术属性】
技术研发人员：庞清乐，何辰斌，郑杨，叶林，刘新允，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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