[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

说明书

本发明属于交流微电网预测控制领域，提供了一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法及系统。其中，该控制方法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。

技术领域

本发明属于交流微电网预测控制领域，尤其涉及一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电力系统对可再生能源的需求正在迅速增长.这些可再生能源也称为分布式发电(DG)，因为它们可以位于微电网的多个位置。DG通常需要电压源变流(VSC)，为连接到微电网的负载提供稳定和安全的电源。下垂控制是并联VSC中功率分配的重要方法。但是，VSC的馈线阻抗和下垂系数不匹配会导致并联连接的分布式VSC之间存在无功功率分配误差，如图1所示。

在现有文献中，无功功率(Q)分配方法分为两类，即：无功-电压(Q-V)下垂系数控制方法和虚拟阻抗方法。Q-V下垂控制技术通常通过调整每个或所有连接变流器的Q-V下垂系数，以实现理想比例的无功分配。这种方法存在一定挑战性，因为它将导致较差的电压调节性能，并且还需要估算沿线的电压降。其中，虚拟阻抗方法在电压控制环路中引入虚拟阻抗，以匹配所有变流器的阻抗。这种方法同样具有挑战性。例如，需要对馈线电流进行测量以进行阻抗估计，负载变化期间仍存在分配误差，以及会导致较差的电压调节性能。

发明人发现，当VSC并联运行时，现有的下垂控制将导致变流器间的无功功率存在分配误差。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法及系统，其实现了电压源型变流器间的无功功率分配。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制方法，其包括：

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。

本发明的第二个方面提供一种基于虚拟电容的并联变流器模型预测控制系统，其包括：

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。