一种NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法技术

本发明专利技术提供了一种NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，包括：建立转子运动方程和原动机调节方程，基于转子运动方程和原动机调节方程实现有功频率控制以确定功角；建立无功电压下垂特性方程，基于无功电压下垂特性方程实现无功电压控制以确定幅值；根据功角和幅值确定三相电压参考值，引入虚拟阻抗环节，根据三相电压参考值确定VSG输出参考电压；建立LC滤波模型，基于LC滤波模型确定电容电压预测值；根据VSG输出参考电压、电容电压预测值和对应时刻的直流侧中点电压差构建代价函数，根据代价函数筛选并输出最优的电压矢量以控制VSG。本发明专利技术解决了传统SVPWM控制方法存在的频率调节性能差等问题。率调节性能差等问题。率调节性能差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法


[0001]本专利技术涉及虚拟同步电机
，具体而言，涉及一种NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法。

技术介绍

[0002]电力电子设备通常具有响应速度快、低惯量等特性，以电力电子逆变器为代表的电力电子设备为例，由于没有传统同步发电机的机械惯性和阻尼特性，不能为系统提供惯性和阻尼，过多接入将导致系统的惯性水平显著降低，抗扰动能力减弱，严重情况下甚至会导致继电器设备误动。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator，VSG)技术在下垂控制的基础上结合了同步发电机转子运动方程和阻尼特性，实现类似同步发电机调频调压特性的同时还为系统提供了惯性和阻尼，使逆变器在机理和外特性上具有和传统发电机类似的功能，有利于保持电力系统的运行稳定性。
[0003]针对三电平VSG而言，传统SVPWM(Space VectorPulse WidthModulation，空间矢量脉宽调制)控制需要复杂的双环控制，其内部PI参数整定困难，且需要更多的传感器。当孤岛系统受到较大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，包括：建立转子运动方程和原动机调节方程，基于所述转子运动方程和所述原动机调节方程实现有功频率控制以确定功角，其中，所述转子运动方程中的虚拟惯量和阻尼系数与角速度偏差以及角速度变化率相关，且所述虚拟惯量和所述阻尼系数根据自适应控制策略进行选取，所述角速度变化率由最速微分器进行提取；建立无功电压下垂特性方程，基于所述无功电压下垂特性方程实现无功电压控制以确定幅值；根据所述功角和所述幅值确定三相电压参考值，引入虚拟阻抗环节，根据所述三相电压参考值确定VSG输出参考电压；建立LC滤波模型，基于所述LC滤波模型确定电容电压预测值；根据所述VSG输出参考电压、所述电容电压预测值和对应时刻的直流侧中点电压差构建代价函数，根据所述代价函数筛选并输出最优的电压矢量以控制VSG。2.根据权利要求1所述的NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述转子运动方程表示为：其中，J表示所述虚拟惯量，D表示所述阻尼系数，P
m
表示机械功率，P
e
表示电磁功率，ω表示实际角速度，dω/dt表示所述角速度变化率，ω0表示额定角速度，ω
‑
ω0表示所述角速度偏差，θ表示所述功角。3.根据权利要求2所述的NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述原动机调节方程表示为：P
m
＝P
ref
+m(ω0‑
ω)；其中，P
m
表示机械功率，P
ref
表示有功输入参考值，m表示有功下垂控制系数；所述基于所述转子运动方程和所述原动机调节方程实现有功频率控制以确定功角包括：将所述原动机调节方程确定的所述机械功率代入到所述转子运动方程，联立求解确定所述功角。4.根据权利要求1所述的NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述无功电压下垂特性方程表示为：E＝U
N
+n(Q
ref
‑
Q)；其中，E表示无功电压调节输出电压，U
N
表示额定电压，n表示无功电压下垂系数，Q
ref
表示无功输入参考值，Q表示VSG输出无功；所述基于所述无功电压下垂特性方程实现无功电压控制以确定幅值包括：将所述无功电压调节输出电压的最大绝对值作为所述幅值。5.根据权利要求4所述的NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述三相电压参考值表示为：
其中，v
*
表示所述三相电压参考值，E表示所述无功电压调节输出电压，θ表示所述功角。6.根据权利要求5所述的NPC三电平VSG有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗环节表示为：其中，v
d_ref
表示所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，孙志洪，李向春，李航，李卫东，苏新波，赵阳，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：