[發明專利]基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110400465.6
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113258806B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 張禎濱;歐路利可·巴巴悠米;李真;董政;李昱
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02J3/46;H02J3/50
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，包括：

獲取變流器的輸出無功功率，并與參考無功功率進行比較；

根據輸出無功功率與參考無功功率的比較結果，自動調整虛擬電容器電抗；其中，虛擬電容器串聯或并聯至每個并聯的變流器回路中；

將虛擬電容器輸出的電流分別經下垂控制及虛擬阻抗環路控制后作差，得到預測模型參考電壓；

將預測模型參考電壓作為預測模型控制的輸入，優化預測模型控制策略中對應的成本函數，得到最小化成本函數對應的最佳開關組合，以對變流器進行最佳控制且使其獲得相等或成比例的無功功率共享。

2.如權利要求1所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，虛擬電容器電抗為參考角頻率、虛擬電容器補償的電感值及自動調整系數三者的乘積。

3.如權利要求2所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，在自動調整虛擬電容器電抗的過程中，若輸出無功功率大于參考無功功率，則虛擬電容器電抗的自動調整系數為0。

4.如權利要求2所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，在自動調整虛擬電容器電抗的過程中，若輸出無功功率小于或等于參考無功功率，則繼續判斷虛擬電容器電抗的自動調整系數是否大于第一閾值，若是，則當前時刻的自動調整系數與前一時刻的自動調整系數相等；否則，當前時刻的自動調整系數為前一時刻的自動調整系數與第二閾值的累加和。

5.如權利要求1所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，當虛擬電容器電抗串聯至每個并聯的變流器回路中時，預測模型控制策略中對應的成本函數G_A為：

其中，表示預測模型參考電壓，v_f(k+1)表示k+1時刻的預測模型電壓，表示預測模型參考電流，i_f(k+1)表示k+1時刻的預測模型電流，k_CA表示虛擬串聯電容補償系數，χ表示加權系數，||·||²表示模的平方，表示k時刻電流限制。

6.如權利要求5所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，所述虛擬串聯電容補償系數的范圍在之間，其中，ω_ref為參考角頻率，L₁為虛擬電容器補償的電感值。

7.如權利要求1所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，當虛擬電容器電抗并聯至每個并聯的變流器回路中時，預測模型控制策略中對應的成本函數G_V為：

其中，表示預測模型參考電壓；v_f(k)表示k時刻的預測模型電壓，表示預測模型參考電流，i_f(k+1)表示k+1時刻的預測模型電流，k_CV表示虛擬并聯電容補償系數，χ表示加權系數，||·||²表示模的平方，表示k時刻電流限制。

8.如權利要求7所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，所述虛擬并聯電容補償系數的范圍在[-0.05，+0.05]之間。

9.如權利要求5或7所述的基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制方法，其特征在于，k時刻電流限制為：

其中，i_max表示最大電流值。

10.一種基于虛擬電容的并聯變流器模型預測控制系統，其特征在于，包括：

無功功率比較模塊，其用于獲取變流器的輸出無功功率，并與參考無功功率進行比較；

虛擬電容器電抗調整模塊，其用于根據輸出無功功率與參考無功功率的比較結果，自動調整虛擬電容器電抗；其中，虛擬電容器串聯或并聯至每個并聯的變流器回路中；

預測模型參考電壓計算模塊，其用于將虛擬電容器輸出的電流分別經下垂控制及虛擬阻抗環路控制后作差，得到預測模型參考電壓；

最佳開關組合計算模塊，其用于將預測模型參考電壓作為預測模型控制的輸入，優化預測模型控制策略中對應的成本函數，得到最小化成本函數對應的最佳開關組合，以對變流器進行最佳控制且使其獲得相等或成比例的無功功率共享。