[发明专利]基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，包括：

获取变流器的输出无功功率，并与参考无功功率进行比较；

根据输出无功功率与参考无功功率的比较结果，自动调整虚拟电容器电抗；其中，虚拟电容器串联或并联至每个并联的变流器回路中；

将虚拟电容器输出的电流分别经下垂控制及虚拟阻抗环路控制后作差，得到预测模型参考电压；

将预测模型参考电压作为预测模型控制的输入，优化预测模型控制策略中对应的成本函数，得到最小化成本函数对应的最佳开关组合，以对变流器进行最佳控制且使其获得相等或成比例的无功功率共享。

2.如权利要求1所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，虚拟电容器电抗为参考角频率、虚拟电容器补偿的电感值及自动调整系数三者的乘积。

3.如权利要求2所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，在自动调整虚拟电容器电抗的过程中，若输出无功功率大于参考无功功率，则虚拟电容器电抗的自动调整系数为0。

4.如权利要求2所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，在自动调整虚拟电容器电抗的过程中，若输出无功功率小于或等于参考无功功率，则继续判断虚拟电容器电抗的自动调整系数是否大于第一阈值，若是，则当前时刻的自动调整系数与前一时刻的自动调整系数相等；否则，当前时刻的自动调整系数为前一时刻的自动调整系数与第二阈值的累加和。

5.如权利要求1所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，当虚拟电容器电抗串联至每个并联的变流器回路中时，预测模型控制策略中对应的成本函数G_A为：

其中，表示预测模型参考电压，v_f(k+1)表示k+1时刻的预测模型电压，表示预测模型参考电流，i_f(k+1)表示k+1时刻的预测模型电流，k_CA表示虚拟串联电容补偿系数，χ表示加权系数，||·||²表示模的平方，表示k时刻电流限制。

6.如权利要求5所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，所述虚拟串联电容补偿系数的范围在之间，其中，ω_ref为参考角频率，L₁为虚拟电容器补偿的电感值。

7.如权利要求1所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，当虚拟电容器电抗并联至每个并联的变流器回路中时，预测模型控制策略中对应的成本函数G_V为：

其中，表示预测模型参考电压；v_f(k)表示k时刻的预测模型电压，表示预测模型参考电流，i_f(k+1)表示k+1时刻的预测模型电流，k_CV表示虚拟并联电容补偿系数，χ表示加权系数，||·||²表示模的平方，表示k时刻电流限制。

8.如权利要求7所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，所述虚拟并联电容补偿系数的范围在[-0.05，+0.05]之间。

9.如权利要求5或7所述的基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其特征在于，k时刻电流限制为：

其中，i_max表示最大电流值。

10.一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制系统，其特征在于，包括：

无功功率比较模块，其用于获取变流器的输出无功功率，并与参考无功功率进行比较；

虚拟电容器电抗调整模块，其用于根据输出无功功率与参考无功功率的比较结果，自动调整虚拟电容器电抗；其中，虚拟电容器串联或并联至每个并联的变流器回路中；

预测模型参考电压计算模块，其用于将虚拟电容器输出的电流分别经下垂控制及虚拟阻抗环路控制后作差，得到预测模型参考电压；

最佳开关组合计算模块，其用于将预测模型参考电压作为预测模型控制的输入，优化预测模型控制策略中对应的成本函数，得到最小化成本函数对应的最佳开关组合，以对变流器进行最佳控制且使其获得相等或成比例的无功功率共享。