[发明专利]一种基于无模型预测的变流器并网优化控制方法及系统

说明书

本公开属于电力电子变流器技术领域，具体涉及一种基于无模型预测的变流器并网优化控制方法及系统，包括：构建变流器并网动态模型；在所构建的变流器并网动态模型中添加扩展状态观测器，计算扩展状态观测器的估计状态变量；基于预设的无模型预测模型对所得到的估计状态变量进行预测，对扩展状态观测器的状态参数进行跟踪寻优，完成变流器并网的优化控制。本公开采用新型的扩展状态观测器，采用较低的观测器增益，不会降低整体的干扰抑制能力，提高控制的鲁棒性和控制精度。

技术领域

本公开属于电力电子变流器技术领域，具体涉及一种基于无模型预测的变流器并网优化控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电力电子转换器的模型预测控制(MPC)是一种先进的控制方法，与线性控制相比具有多个优点。但是，当存在模型参数变化和系统模型中的不匹配状况时，MPC的控制性能会下降。基于此，可采用不需要系统模型参数的控制方法，例如通过在系统运行期间跟踪测量的电流变化，基于抗扰控制的方法。

据发明人了解，可采用主动抗扰控制(ADRC)，基于ADRC原理的功率转换器的无模型预测控制需要扩展状态观察器(ESO)来估计总系统干扰；从控制输入中减去估计的扰动，保证无扰动控制，进而确保测量传感器噪声和参数不确定性等干扰对控制精度的影响最小；但是需要高观测器增益才能实现有效性能，高增益放大了高频测量传感器噪声，降低了抗干扰性能和鲁棒控制性能；也可采用无模型预测控制(MFPC)，利用ESO，不需要模型参数MFPC的ESO具有高增益，可增强抗扰控制，但是这种高增益ESO受限于高频测量噪声和参考跟踪精度。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提出了一种基于无模型预测的变流器并网优化控制方法及系统，采用新型的扩展状态观测器，采用较低的观测器增益，不会降低整体的干扰抑制能力，提高控制的鲁棒性和控制精度。

根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种基于无模型预测的变流器并网优化控制方法，采用如下技术方案：

一种基于无模型预测的变流器并网优化控制方法，包括：

构建变流器并网动态模型；

在所构建的变流器并网动态模型中添加扩展状态观测器，计算扩展状态观测器的估计状态变量；

基于预设的无模型预测模型对所得到的估计状态变量进行预测，对扩展状态观测器的状态参数进行跟踪寻优，完成变流器并网的优化控制。

作为进一步的技术限定，所构建的变流器并网动态模型为：其中，i_abc表示电网电流，e_gabc表示电网电压；u_abc＝f(S_abc)表示功率转换器的输出电压，是开关状态S_abc的函数；L表示滤波器电感，R表示滤波器电阻。

作为进一步的技术限定，构建所添加的扩展状态观测器的时域数学模型，对所构建的时域数学模型进行离散化处理，得到扩展状态观测器的离散数学模型。

进一步的，所述扩展状态观测器的估计状态变量为所述扩展状态观测器的离散数学模型中扰动量的累加和。

作为进一步的技术限定，所述无模型预测模型的具体形式为：

其中，表示下一个采样时刻(k+1)的电网电流预测估计值，表示离散样本在当前采样时刻(k)的估计电流，Ts表示采样时间，α＝1/L，u(k)表示开关状态S_abc(k)引起的转换器电压，i_dq(k)表示当前采样时刻(k)的测量电流，表示ESO带宽的估计干扰值，其中，总估计扰动值为