[发明专利]一种LC滤波型并网逆变器无参数预测电容电压控制方法

说明书

本发明提出了一种LC滤波型并网逆变器无参数预测电容电压控制方法，用于解决现有电容电压模型预测控制对参数变化较灵敏的技术问题。本发明的步骤为：首先，根据逆变器开关状态得到LC滤波型并网逆变器输出的电压矢量，并由开关状态及逆变器直流侧电压计算电压矢量对应的逆变器输出电压分量；其次，采样LC滤波型并网逆变器的三相滤波电容电压，变换得到三相滤波电容电压分量，并根据逆变器输出电压和三相滤波电容电压分量构建目标函数；最后，比较目标函数的值，将最小的目标函数所对应的电压矢量作为最优电压矢量，用于控制LC滤波型并网逆变器。本发明构建了新型无参数滑模目标函数，无需模型参数即可实现电容电压预测控制，具有较强的参数鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电力电子领域技术领域，特别是指一种LC滤波型并网逆变器无参数预测电容电压控制方法。

背景技术

近年来，随着新能源并网装机容量的逐渐增大，可运行于电压源并网模式的LC滤波型并网逆变器受到广泛关注。如何实现LC滤波型并网逆变器输出电容电压的高性能控制，对提高新能源并网发电系统的电网支撑能力具有重要的研究意义。现有的LC滤波型并网逆变器输出电容电压控制方法多采用电容电压外环和电感电流内环的双环串联控制结构。该方法不仅需要设计多组PI控制器参数，而且需要设计复杂的PWM调制模块，因此其调试过程较复杂，且动稳态特性较差。近年来，随着现代控制理论的不断发展，模型预测控制因无需设计PI控制器和PWM调制模块而在LC滤波型并网逆变器中得到研究和应用。然而，常规模型预测控制的一个主要缺点是参数依赖性，即模型预测控制的动稳态特性与模型参数的精确紧密相关。一旦模型参数失准，将恶化模型预测控制的动稳态控制性能。因此，研究改进的LC滤波型并网逆变器预测电容电压控制方法，增强其参数鲁棒性具有重要意义。

文献[C.Zheng,T.and F.Blaabjerg,Current-Sensorless Finite-Set Model Predictive Control for LC-Filtered Voltage Source Inverters,inIEEE Transactions on Power Electronics,vol.35,no.1,pp.1086-1095,Jan.2020.]提出了一种LC滤波型并网逆变器输出电容电压无电流传感器模型预测控制方法。该方法通过设计滑模观测器实现了无电流传感器控制，降低了系统的硬件成本，提高了可靠性。然而，该方法对滤波电容和滤波电感参数的变化较灵敏，参数鲁棒性较差。

文献[T.Jin,X.Shen,T.Su and R.C.C.Flesch,Model Predictive VoltageControl Based on Finite Control Set With Computation Time Delay Compensationfor PV Systems,in IEEE Transactions on Energy Conversion,vol.34,no.1,pp.330-338,March 2019.]研究了LC滤波型三电平并网逆变器输出电容电压的模型预测控制方法。该方法设计了多步预测控制，实现了电容电压的高性能控制。然而，该方法也未考虑参数失准的影响，参数鲁棒性较差。

发明内容

针对现有电容电压模型预测控制对参数变化较灵敏，参数鲁棒性较差的技术问题，本发明提出了一种LC滤波型并网逆变器无参数预测电容电压控制方法，结合滑模变结构控制理论，提了一种新型无参数滑模目标函数设计方法，该方法无需任何模型参数即可实现电容电压预测控制，在参数失准时，该方法的控制性能不受影响，具有较强的参数鲁棒性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种LC滤波型并网逆变器无参数预测电容电压控制方法，其步骤如下：