[发明专利]一种基于脉宽调制的直流微网群母联变换器模型预测方法

说明书

本发明公开了一种基于脉宽调制的直流微网群母联变换器模型预测方法，该方法通过求解当前时刻电压、电流模型下开关管导通占空比增量，直接预测下一时刻开关管导通占空比，综合考虑电压模型与电流模型对系统控制效果的影响，分配电压、电流模型下开关管导通占空比不同的权重。子网注入功率(Buck)和子网流出功率(Boost)模式下电流、电流模型对应的下一时刻导通占空比亦可用同一模型预测得出，因此减少了遍历所有母联变换器状态过程，从而降低了在线运算量。

技术领域

本发明属于直流微电网保护与控制技术领域，具体涉及一种基于脉宽调制的直流微网群母联变换器模型预测方法。

背景技术

直流微电网契合智能电网的发展需求，是未来电网的重要组成部分，但受自然气候、光照强度及昼夜交替等因素影响，分布式微源固有的间歇性和随机性等特点使其尚无法与交流配电网完全友好对接。为改善直流微电网与交流配电网的友好对接，将若干地理位置归属一致的直流微电网互联，辅以集中储能和分散式电动汽车储能，形成直流微电网群落，实现多个直流微电网的互联与能量互济，提高了单一直流微电网供电效率和可靠性，但多个直流子网的接入复杂了直流微电网群落的拓扑，同时也增加了微网群落的功率协调控制的难度。

微网群落作为多个交、直流子网的互联系统，其能量调度与协同自律控制是一个单目标、多约束或者多目标、多约束的优化问题，但是对于多目标的优化问题通常给予不同目标优化权重，将其转化为单目标优化问题。模型预测控制是一种非线性最优控制方法，具有控制效果好，鲁棒性强的特点。传统的变换器模型预测方法需要遍历电力电子变换器可能出现的所有工作状态，根据寻优约束寻找最优的控制矢量，因此被称为有限控制集模型预测，且传统模型预测控制还存在模型失配、开关频率不固定，在线计算量大等问题，因此需要根据不同场合下实际的应用需求对传统模型预测控制进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于脉宽调制的直流微网群母联变换器模型预测方法，减少了遍历所有母联变换器状态过程，从而降低了在线运算量。

本发明所采用的技术方案是，一种基于脉宽调制的直流微网群母联变换器模型预测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据母联变换器的等值电路的工作状态，划分子网的运行模式，建立母联变换器电感电流增量与电感电流、参考值及其二次修正量的等价关系；

步骤2、计算下一时刻IGBT开关管G₂的导通时间增量，推导出下一时刻IGBT开关管G₂导通时，电压模型和电流模型对应的开关管导通占空比；

步骤3、根据子网输出功率模式推导出注入功率模式下，电流模型对应的下一时刻IGBT开关管G₁导通占空比，得到同一预测模型下IGBT开关管G₁占空比表达式。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体如下：

步骤1.1，根据母联变换器的等值电路中G₁和G₂两个开关管不同的导通状态，得到母联变换器的四种不同工作状态，将子网划分为两种运行模式：Boost模式和Buck模式；

步骤1.2，当IGBT开关管G₂导通，IGBT开关管G₁关断时，母联变换器工作在Boost模式，据此得到KVL方程，如式(1)所示；

式(1)中，u_j为子网母线电压；i_Lj为母联变换器电感电流；L_j为子网变换器等效电感，R_L为子网变换器等效电阻；

由式(1)可得，Boost模式下，IGBT开关管G₂导通所对应的母联变换器的电感电流增量Δi_Lj，如式(2)所示；