【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可再生能源发电，具体地说，是涉及逆变器技术，更具体地说，是涉及一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法及装置。
技术介绍
1、可再生能源发电为电能的可持续清洁利用提供了支撑，而大多数可再生能源通过电力电子变换器连接到电网，电力电子变换器的输出阻抗复杂多变，导致可再生能源发电渗透率较高的区域电网呈现出″弱电网″条件。弱电网条件下并网逆变器与电网之间的谐波交互作用更加复杂，容易引发严重的稳定性问题。逆变器和电网之间的谐波交互行为本质上是由阻抗耦合引起的，基于阻抗的分析和控制方案为评估和解决此类问题提供了有力的手段。通过分析逆变器输出阻抗和电网阻抗之间的幅值、相位关系，即可确定逆变器并网系统的稳定性。此外，基于阻抗分析结果，通过重塑逆变器输出阻抗，也可以达到提升系统稳定性的目的。
2、而逆变器输出阻抗的建模技术是实现阻抗分析和阻抗重塑的尤为关键的一项技术。大多数逆变器输出阻抗建模是基于谐波线性化方法实现的，该方法已在线性控制系统中得到了广泛应用。随着处理器性能的进步，越来越多的非线性控制方法被应用于电力电子变换器中，并且与线性控制方法相比呈现出较多优势。其中，有限集模型预测控制(finite-control-set model predictive control，fcs-mpc)作为最典型的一种，已被广泛应用于包括弱电网在内的多种电网条件下的并网逆变器中。
3、但是，现有的谐波线性化方法并不适合fcs-mpc下逆变器输出阻抗建模，这使得fcs-mpc下的并网逆变器难以使用基于阻抗的方法进
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法及装置，提高逆变器输出模型建模的有效性和简便性。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的建模方法采用下述技术方案予以实现：
3、一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，包括：
4、确定锁相环的传递函数tpll(s)，建立锁相环模型；
5、基于描述函数法确定有限集模型预测控制器的传递函数df′(s)，建立有限集模型预测控制器模型；
6、根据所述锁相环传递函数和所述有限集模型预测控制器的传递函数确定可控阻抗的传递函数zinvc(s)，建立可控阻抗模型；其中，
7、根据所述可控阻抗的传递函数zinvc(s)与滤波器阻抗传递函数zf(s)确定逆变器输出阻抗的传递函数zinv(s)，建立逆变器输出阻抗模型；其中，所述逆变器输出阻抗由所述可控阻抗与所述滤波器阻抗并联而成；
8、基于描述函数法确定有限集模型预测控制器的传递函数，包括：
9、确定所述有限集模型预测控制器的描述函数为df(fp)：
10、
11、获取在设定扰动频率下的所有描述函数离散点df：
12、df＝[df(f1)，df(f2)，…，df(fn)]；
13、根据所述所有描述函数离散点df获得设定阶数下的拟合函数，确定为所述有限集模型预测控制器的传递函数df′(s)；
14、其中，s为传递函数因子，fp为扰动频率，df(fp)为fp处有限集模型预测控制器的描述函数，ap(fp)为fp处的扰动电流幅值，am(fp)为逆变器滤波电感响应电流在fp处的幅值，为逆变器滤波电感响应电流在fp处的相位，f1、f2、...、fn为所述设定扰动频率。
15、本申请的一些实施例中，所述锁相环的传递函数tpll(s)具体为：
16、
17、其中，iref为逆变器的电流参考值，upp为逆变器并网节点的电压峰值，ω0为逆变器并入的电网的电网电压基本角频率，hpll为锁相环的电压控制器的传递函数，kp和ki分别为锁相环的电压控制器的比例系数和积分系数。
18、本申请的一些实施例中，所述逆变器输出阻抗的传递函数zinv(s)具体为：
19、
20、
21、其中，rf和cf分别为所述滤波器阻抗中的阻尼电阻和滤波电容。
22、为实现前述专利技术目的，本专利技术提供的建模装置采用下述技术方案来实现：
23、一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模装置，包括：
24、锁相环模型建立单元，用于确定锁相环的传递函数tpll(s)，建立锁相环模型；
25、有限集模型预测控制器模型建立单元，用于基于描述函数法确定有限集模型预测控制器的传递函数df′(s)，建立有限集模型预测控制器模型；
26、可控阻抗模型建立单元，用于根据所述锁相环传递函数和所述有限集模型预测控制器的传递函数确定可控阻抗的传递函数zinvc(s)，建立可控阻抗模型；其中，
27、逆变器输出阻抗模型建立单元，用于根据所述可控阻抗的传递函数zinvc(s)与滤波器阻抗传递函数zf(s)确定逆变器输出阻抗的传递函数zinv(s)，建立逆变器输出阻抗模型；其中，所述逆变器输出阻抗由所述可控阻抗与所述滤波器阻抗并联而成；
28、所述有限集模型预测控制器模型建立单元基于描述函数法确定有限集模型预测控制器的传递函数，包括：
29、确定所述有限集模型预测控制器的描述函数为df(fp)：
30、
31、获取在设定扰动频率下的所有描述函数离散点df：
32、df＝[df(f1)，df(f2)，…，df(fn)]；
33、根据所述所有描述函数离散点df获得设定阶数下的拟合函数，确定为所述有限集模型预测控制器的传递函数df′(s)；
34、其中，s为传递函数因子，fp为扰动频率，df(fp)为fp处有限集模型预测控制器的描述函数，ap(fp)为fp处的扰动电流幅值，am(fp)为逆变器滤波电感响应电流在fp处的幅值，为逆变器滤波电感响应电流在fp处的相位，f1、f2、...、fn为所述设定扰动频率。
35、本申请的一些实施例中，所述锁相环模型建立单元确定的所述锁相环的传递函数tpll(s)具体为：
36、
37、其中，iref为逆变器的电流参考值，upp为逆变器并网节点的电压峰值，ω0为逆变器并入的电网的电网电压基本角频率，hpll为锁相环的电压控制器的传递函数，kp和ki分别为锁相环的电压控制器的比例系数和积分系数。
38、本申请的一些实施例中，所述逆变器输出阻抗模型建立单元确定的所述逆变器输出阻抗的传递函数zinv(s)具体为：
39、
40、
41、其中，rf和cf分别为所述滤波器阻抗中的阻尼电阻和滤波电容。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，其特征在于，所述锁相环的传递函数TPLL(s)具体为：
3.根据权利要求2所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，其特征在于，所述逆变器输出阻抗的传递函数Zinv(s)具体为：
4.一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模装置，其特征在于，所述装置包括：
5.根据权利要求4所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模装置，其特征在于，所述锁相环模型建立单元确定的所述锁相环的传递函数TPLL(s)具体为：
6.根据权利要求5所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模装置，其特征在于，所述逆变器输出阻抗模型建立单元确定的所述逆变器输出阻抗的传递函数Zinv(s)具体为：
7.一种计算机设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上的计算机程序，其特征在于，所述处理器配置为执行所述计算机程序，实现上述权利要求1-3中任一项所述的有限集模型预测控制
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述权利要求1-3中任一项所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法。
...【技术特征摘要】
1.一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，其特征在于，所述锁相环的传递函数tpll(s)具体为：
3.根据权利要求2所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模方法，其特征在于，所述逆变器输出阻抗的传递函数zinv(s)具体为：
4.一种有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模装置，其特征在于，所述装置包括：
5.根据权利要求4所述的有限集模型预测控制下逆变器输出阻抗的建模装置，其特征在于，所述锁相环模型建立单元确定的所述锁相环的传递函数tp...
【专利技术属性】
技术研发人员：李振伟，陈庆凯，孙绍华，王建伟，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：
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