一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的制造技术

本发明专利技术提供一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的

【技术实现步骤摘要】
一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的MPC控制方法


[0001]本专利技术涉及并网逆变器控制
，具体涉及一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法
。

技术介绍

[0002]目前各国的供电系统几乎都采用三相制供电系统，该系统三相电源具有相同幅值且初始相位各互差
120
°
，这种理想的电力系统被称为对称或平衡的
。
但在储能变流器系统中，用户侧的负荷具备多样性和投切随机性的特点，其中存在大量的三相不平衡负荷，使得逆变器系统的输出电压难以维持预期的平衡度和正弦度
。
当用户侧负载呈现为三相参数或发生单相断路等故障时，容易造成用户侧三相电压的幅值和相位等条件不满足平衡系统的条件，当不平衡度较为严重时还会危及变流器系统的安全稳定运行，造成安全隐患
。
为了补偿负载侧的电压不平衡度，保持良好的输出波形，提供稳定的输出质量，就必须采用合理的控制策略进行不平衡补偿
。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术要解决的问题是提供一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法，
。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法，包括如下步骤：
[0005]S1、
对储能变流器系统进行负序功率计算；
[0006]S2、
补偿不平衡电压来减小负序电压；
[0007]S3、
利用代价函数对各逆变器电压矢量进行评估，然后从所有的候选电压矢量中选择可以最小化代价函数
J
相对应的开关状态
。
[0008]在本专利技术中，优选地，
S1
具体包括如下步骤：
[0009]在两相静止坐标系下三相有功功率及无功瞬时功率分别根据下列公式计算得到：
[0010][0011]根据对称分量理论通过以下公式分别计算瞬时基波正序分量有功功率和瞬时基波正序分量无功功率：
[0012][0013]计算瞬时基波负序分量无功功率：
[0014][0015]根据拉普拉斯方程计算得到：
[0016]其中
s
表示拉普拉斯算子，
LPF(s)
为低通滤波器地传递函数，
[0017]其中
ω
c
为低通滤波器的截止频率，
ω
c
设置为
100
π
rad/s
；
[0018]计算基波负序分量无功功率：
[0019]Q
‑
(s)
＝
Q'
‑
(s)
·
LPF(s)。
[0020]在本专利技术中，优选地，
S2
具体为将基波负序分量无功功率
Q
‑
乘以不平衡补偿增益常数
UCG
，再乘以瞬时基波负序分量电压
[0021]在本专利技术中，优选地，
S3
具体包括如下步骤：
[0022]设定代价函数如公式：
[0023]J
＝
J
v
+
λ
der
J
der
+
λ
sw
J
sw
+I
lim
，
[0024]其中
J
v
为预测电压追踪误差，
J
der
为电压微分项，
J
sw
为开关切换的损耗，
λ
der
和
λ
sw
分别为相应的权重因子，
I
lim
为对逆变器输出电流的限制项，若
kT
s
时刻的滤波电感的电流
i
L
＞
I
max
,
则
I
lim
＝
∞
，否则
I
lim
＝0，
I
max
为逆变器允许的最大输出电流；
[0025]预测电压追踪误差表示为：
[0026][0027]其中
v
ref
为参考电压基准，为预测的
(k+2)T
s
时刻的输出电压；
[0028]输出电压的参考电压定义为：
[0029][0030]则输出电压参考的导数表示为：
[0031][0032]实时输出电压的导数表示为：
[0033][0034]从而得到输出电压微分的跟踪误差，则电压微分误差项表示为：
[0035][0036]采用代价项
J
sw
以减少开关频率，通过下式计算得到：
[0037][0038]其中
S
i
表示
A、B、C
三相的开关状态
。
[0039]本专利技术具有的优点和积极效果是：相较于传统控制策略，本专利技术针对不平衡负载工况，加入了不平衡电压补偿机制，能够在不平衡度较为严重时，保持良好的输出波形，提供稳定的输出质量
。
附图说明
[0040]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制
。
在附图中：
[0041]图1是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的电压不平衡补偿结构框图；
[0042]图2是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的不平衡负载工况下
MPC
控制框图；
[0043]图3是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的
VSG
控制切入三相不对称负载输出电压仿真结果图；
[0044]图4是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的
VSG
控制切入三相不对称负载输出电流仿真结果图；
[0045]图5是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的改进
MPC
控制切入三相不对称负载输出电压仿真结果图；
[0046]图6是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的改进
MPC
控制切入三相不对称负载输出电流仿真结果图；
[0047]图7是本专利技术的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法的
VSG
控制切除三相不对称负载输出电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
对储能变流器系统进行负序功率计算；
S2、
补偿不平衡电压来减小负序电压；
S3、
利用代价函数对各逆变器电压矢量进行评估，然后从所有的候选电压矢量中选择可以最小化代价函数
J
相对应的开关状态
。2.
根据权利要求1所述的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法，其特征在于，
S1
具体包括如下步骤：在两相静止坐标系下三相有功功率及无功瞬时功率分别根据下列公式计算得到：根据对称分量理论通过以下公式分别计算瞬时基波正序分量有功功率和瞬时基波正序分量无功功率：计算瞬时基波负序分量无功功率：根据拉普拉斯方程计算得到：其中
s
表示拉普拉斯算子，
LPF(s)
为低通滤波器地传递函数，其中
ω
c
为低通滤波器的截止频率，
ω
c
设置为
100
π
rad/s
；计算基波负序分量无功功率：
Q
‑
(s)
＝
Q
′
‑
(s)
·
LPF(s)。3.
根据权利要求1所述的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的
MPC
控制方法，其特征在于，
S2
具体为将基波负序分量无功功率
Q
‑
乘以不平衡补偿增益常数
UCG
，再乘以瞬时基波负序分量电压
4.
根据权利要求1所述的一种带有不平衡电压补偿用于储能变流器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蕊，徐鹏生，迟永泽，赵栩菲，
申请(专利权)人：林源电力南京有限公司，
类型：发明
国别省市：