一种三相光伏逆变器的预测控制方法、系统、设备及介质，包括：基于逆变器当前时刻下的运行数据和各开关状态，利用预先构建的第一模型进行预测，得到下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值；利用预先构建的价值函数从下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值中确定最优预测滑模函数值；以最优预测滑模函数值对应的开关状态作为下一时刻逆变器的控制变量；其中，第一模型基于预测模型结合预测滑模函数进行构建；本发明专利技术提出价值函数仅有滑模控制项且无需设置权重系数，节省了繁杂的权重因子调节过程和运算量，有助于降低预测控制系统参数整定难度及运算复杂度；本发明专利技术中的预测滑模函数能够有效抑制系统谐振，从而提高光伏发电系统鲁棒性和稳定性。统鲁棒性和稳定性。统鲁棒性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种三相光伏逆变器的预测控制方法、系统、设备及介质
[0001]本专利技术涉及新能源发电
，具体涉及一种三相光伏逆变器的预测控制方法、系统、设备及介质。
技术介绍
[0002]光伏发电作为新能源利用的主要形式之一，在三相光伏发电系统中，核心装置是基于LC型或LCL型滤波器的三相逆变器，该电力电子装置的高性能控制策略是提高光伏发电效率，保证光伏发电安全稳定的关键技术。现有用于电力电子装置的高性能控制方案中，有限控制集模型预测控制(FCS
‑
MPC)是一种突出的非线性控制理论，由于其结构简单、动态速度快、可灵活处理多个目标和约束等优点，在逆变器控制中得到了广泛关注与应用。通常情况下，FCS
‑
MPC利用系统离散模型和价值函数来预测基于在线滚动优化机制的最优状态，不需要调制环节即可产生最优开关状态，降低了控制时延，增加了控制带宽。针对三相逆变器的控制，目前典型FCS
‑
MPC方案已实现逆变器输出电流跟踪控制并取得了较好的动态响应。
[0003]在面向LC型、LCL型滤波的三相光伏逆变器时，现有FCS
‑
MPC技术通过权重系数来解决系统的高阶、多目标等控制需求。一方面，权重系数的选取与整定目前上未有明确准则，通常采用试凑法进行参数调整，具备一定的主观性及片面性；另一方面，多权重带来较为明显的实时运算量，限制了FCS
‑
MPC用于光伏逆变器的实际应用性。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中多权重带来繁杂的权重因子的调节过程和较为明显的运算量的问题，本专利技术提出了一种三相光伏逆变器的预测控制方法，包括：
[0005]基于逆变器当前时刻下的运行数据和各开关状态，利用预先构建的第一模型进行预测，得到下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值；
[0006]利用预先构建的价值函数从所述下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值中确定最优预测滑模函数值；
[0007]以所述最优预测滑模函数值对应的开关状态作为下一时刻逆变器的控制变量；
[0008]其中，所述第一模型基于预测模型结合预测滑模函数进行构建。
[0009]优选的，所述预测模型用于基于αβ坐标系下逆变器当前时刻下的运行数据对应的连续域数学模型通过欧拉向前差分得到下一时刻的运行数据；
[0010]所述预测滑模函数基于下一时刻的运行数据结合滑模系数确定下一时刻各开关状态对应的滑模函数值。
[0011]优选的，所述预测滑模函数包括如下构建过程：
[0012]基于典型线性滑模函数式结合逆变器当前时刻下的运行数据和滑模系数，得到滑模函数的复矢量形式；
[0013]基于参考电压微分矢量转化为参考电压微分式；
[0014]基于所述参考电压微分式结合所述滑模函数的复矢量形式，得到当前时刻下各开关状态对应的滑模函数；
[0015]基于所述下一时刻的运行数据结合所述当前时刻下各开关状态对应的滑模函数，得到下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值。
[0016]优选的，所述预测滑模函数的计算式如下所示：
[0017][0018]式中，为K+1时刻滑模函数，λ为滑模系数，为电容电压参考矢量，为K+1时刻电容电压，为参考电压微分矢量；C
f
为电容容值；为k+1时刻电感电流；i
o,k+1
为k+1时刻负载电流，k为时刻。
[0019]优选的，所述价值函数包括如下构建过程：
[0020]计算预测滑模函数值与目标滑动轨迹之间的跟踪误差；
[0021]以所述跟踪误差最小为目标确定最优的价值函数。
[0022]优选的，所述价值函数的计算式如下所示：
[0023][0024]式中，g
sl
为价值函数，g
s
为仅含滑模项的价值函数，s
ref
为目标滑动轨迹，为K+1时刻滑模函数，为目标滑动轨迹向量在α轴上的分量，为基于预测模型的滑模函数在α轴上的分量，为目标滑动轨迹向量在β轴上的分量，为基于预测模型的滑模函数在β轴上的分量，k为时刻。
[0025]优选的，所述价值函数还包括电感电流限制项，所述电感电流限制项包括：
[0026]当下一时刻电感电流的绝对值大于最大电感电流时，电感电流限制项为无限大；
[0027]当下一时刻电感电流的绝对值小于或等于最大电感电流时，电感电流限制项为0。
[0028]优选的，所述价值函数的计算式如下所示：
[0029]g
sl
＝g
s
+I
lim
[0030][0031]式中，g
sl
为价值函数，g
s
为仅含滑模项的价值函数，I
lim
为电感电流限制项，为k+1时刻电感电流，I
max
为最大可允许电流，k为时刻。
[0032]优选的，所述利用预先构建的价值函数从所述下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值中确定最优预测滑模函数值，包括：
[0033]基于所述下一个时刻各开关状态对应的预测滑模函数值结合价值函数进行计算，得到各个预测滑模函数值的价值函数值；
[0034]将所述价值函数值最小的预测滑模函数值作为最优预测滑模函数值。
[0035]优选的，所述运行数据包括：电感电流、电容电压和负载电流。
[0036]基于同一专利技术构思，本专利技术还提出了一种三相光伏逆变器的预测控制系统，包括：
[0037]滑模函数预测模块，用于基于逆变器当前时刻下的运行数据和各开关状态，利用预先构建的第一模型进行预测，得到下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值；
[0038]滑模函数确定模块，用于利用预先构建的价值函数从所述下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值中确定最优预测滑模函数值；
[0039]逆变器控制模块，用于以所述最优预测滑模函数值对应的开关状态作为下一时刻逆变器的控制变量；
[0040]其中，所述第一模型基于预测模型结合预测滑模函数进行构建。
[0041]优选的，所述预测模型用于基于αβ坐标系下逆变器当前时刻下的运行数据对应的连续域数学模型通过欧拉向前差分得到下一时刻的运行数据；
[0042]所述预测滑模函数基于下一时刻的运行数据结合滑模系数确定下一时刻各开关状态对应的滑模函数值。
[0043]再一方面，本专利技术还提出了一种计算机设备，包括：
[0044]一个或多个处理器；
[0045]处理器，用于执行一个或多个程序；
[0046]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述的一种三相光伏逆变器的预测控制方法。
[0047]再一方面，本专利技术还提出了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述的一种三相光伏逆变器的预测控制方法。
[0048]与现有技术相比，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三相光伏逆变器的预测控制方法，其特征在于，包括：基于逆变器当前时刻下的运行数据和各开关状态，利用预先构建的第一模型进行预测，得到下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值；利用预先构建的价值函数从所述下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值中确定最优预测滑模函数值；以所述最优预测滑模函数值对应的开关状态作为下一时刻逆变器的控制变量；其中，所述第一模型基于预测模型结合预测滑模函数进行构建。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述预测模型用于基于αβ坐标系下逆变器当前时刻下的运行数据对应的连续域数学模型通过欧拉向前差分得到下一时刻的运行数据；所述预测滑模函数基于下一时刻的运行数据结合滑模系数确定下一时刻各开关状态对应的滑模函数值。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述预测滑模函数包括如下构建过程：基于典型线性滑模函数式结合逆变器当前时刻下的运行数据和滑模系数，得到滑模函数的复矢量形式；基于参考电压微分矢量转化为参考电压微分式；基于所述参考电压微分式结合所述滑模函数的复矢量形式，得到当前时刻下各开关状态对应的滑模函数；基于所述下一时刻的运行数据结合所述当前时刻下各开关状态对应的滑模函数，得到下一时刻各开关状态对应的预测滑模函数值。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述预测滑模函数的计算式如下所示：式中，为K+1时刻滑模函数，λ为滑模系数，为电容电压参考矢量，为K+1时刻电容电压，为参考电压微分矢量；C
f
为电容容值；为k+1时刻电感电流；i
o,k+1
为k+1时刻负载电流，k为时刻。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述价值函数包括如下构建过程：计算预测滑模函数值与目标滑动轨迹之间的跟踪误差；以所述跟踪误差最小为目标确定最优的价值函数。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述价值函数的计算式如下所示：式中，g
sl
为价值函数，g
s
为仅含滑模项的价值函数，s
ref
为目标滑动轨迹，为K+1时刻滑模函数，为目标滑动轨迹向量在α轴上的分量，为基于预测模型的滑模函数在α轴上的分量，为目标滑动轨迹向量在β轴上的分量，为基于预测模型的滑模函数在β轴上的分量，k为时刻。7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述价值函数还包括电感电流限制项，所述
电感电流限制项包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘铠诚，王松岑，孙沛，张新鹤，吴守尊，贾晓强，陈丽娜，李德智，保承家，钟鸣，牛炜，黄伟，马凡琳，陈洪银，何桂雄，曹东，管敏渊，孙先山，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司国网甘肃省电力公司平凉供电公司国网浙江省电力有限公司湖州供电公司国网浙江省电力有限公司德清县供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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