不对称电压下基于NPC拓扑并网逆变器的模型预测控制研究

不对称电压暂降在电网实际运行中时有发生。该文在建立三相三电平中性点嵌位(neutral point clamped,NPC)并网逆变器数学模型基础上,提出一种电力系统发生不对称故障情况下的模型预测控制(model predictive control, MPC)方法。在预测控制方案中无需PI控制器的使用,没有相应的参数需要调节;通过在代价函数中引入附加控制项的权重系数,可有效保持三电平NPC逆变器中性点电压的平衡。最后在Matlab平台对所提控制策略进行验证。仿真结果表明:当系统发生不对称故障时,NPC并网逆变器能够更有效地抑制负序电流和功率震荡。相比于三相二电平逆变器,NPC并网逆变器在负载侧可以获得更好的电能质量。     

三电平逆变器的改进无模型预测电流控制

针对传统模型预测控制对系统模型的依赖性强、鲁棒性差的问题,提出一种应用于三相三电平中性点箝位型(NPC)逆变器的改进无模型预测电流控制方法。该方法利用当前时刻检测的负载电流和上一次计算的电流差分矢量预测下一时刻的输出电流值,其无需任何系统模型参数;通过引入计数因子,及时更新电流差分,并在下一控制周期内应用所选择的使给定代价函数最小的逆变器开关状态,有效地控制负载电流。该算法在一个采样间隔内只需对负载电流进行一次采样,但其运算量大,对系统处理器要求较高。仿真和实验结果表明:所提控制策略具有良好的稳态特性和动态响应速度,且能消除负载参数变化对控制系统稳定性的影响。     

不平衡电网下并网逆变器的模型预测电流限幅灵活控制

针对不平衡电网电压下,并网逆变器出现的功率波动和过电流问题,提出了一种并网逆变器不平衡及电流限幅模型预测控制方法。该方法以平衡电流、抑制有功和无功功率振荡为目标来设计电流参考发生器,然后通过功率参考发生器获取功率参考设定值与输出电流峰值阈值的定量关系,用于指导不平衡电网电压下的功率参考设定。在此基础上,利用空间矢量调制原理给出了基于参考电压建立代价函数法的并网模型预测电流控制策略,实现对参考电流的准确跟踪。仿真和实验结果表明,所提方法可以灵活地实现电网电压不平衡条件下的输出电流平衡、有功恒定或无功恒定的控制目标,且能有效限制平衡电流模式、恒定有功模式以及恒定无功模式下的电流峰值。