三相并网逆变器无差拍电流预测控制方法_杨勇

三电平并网逆变器的低开关频率模型预测控制王洋;程志江;李永东【摘要】文章提出一种三电平NPC逆变器(NPCs)低开关频率模型预测控制(LSF-MPC)策略.该策略在α-β坐标系下构建NPCs的预测模型,采用滚动优化方式,分别对所有系统状态进行预测.在目标函数中加入降低开关频率目标项,从而选择使目标函数最优的开关状态并直接作用于NPCs,降低了开关器件动作频率.最后,在仿真环境下对该策略稳态与动态性能等进行验证.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2018(036)010【总页数】6页(P1473-1478)【关键词】三电平NPC逆变器;低开关频率模型预测控制;目标函数;坐标变换【作者】王洋;程志江;李永东【作者单位】新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐 830008;新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐 830008;清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TK51;TM4640 前言与传统两电平三相PWM逆变器相比，三电平 NPC逆变器（Three-Level Neutral-Point Clamped Converters， NPCs）具有单管耐压低、开关损耗少、网侧电流畸变率低、冲击小等优势。

目前，NPCs控制技术包括：模型预测控制（MPC），鲁棒预测直接功率控制（RP-DPC），无差拍预测直接功率控制（DB-PDPC），滑模控制（SMC）等[1]～[9]。

由于以上方法常应用于高电压、大功率场合，开关频率过高将导致器件换向损耗增大和局部过热，还会降低输出的最大功率。

为了降低开关频率，文献[10]提出一种低开关频率的直接电流控制（L-MPDCC）策略，该策略将开关频率降到70%左右，动态响应快，并成功应用于两电平VSI的小型永磁同步电机中。

文献[11]提出了一种多目标控制预测模型（MOMPC），该策略在目标函数中添加非线性约束，实现开关频率的降低，但降低了系统稳定性。

三电平并网变换器的模型预测控制王洋;程志江;李永东【摘要】传统FCS-MPC策略在实际应用中存在在线计算量大的问题,并且计算量会随着拓扑结构以及被控目标的增加而增长.为此,本文研究了两种用于三电平并网变换器的简化有限控制集模型预测电流/功率控制策略.该方法结合了电压空间矢量等效变换的原理,引入了矢量扇区判断方法,求出三电平并网变换器的参考输出电压矢量,从其所处相关扇区的开关状态子集中选取以目标函数最优的开关状态,并直接作用于并网变换器.最后,仿真结果表明该方法在实际工程应用中具有一定的借鉴性.【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2018(030)010【总页数】8页(P34-41)【关键词】三电平并网变换器;有限集模型预测电流控制;有限集模型预测功率控制;控制目标函数【作者】王洋;程志江;李永东【作者单位】新疆大学电气工程学院,乌鲁木齐 830008;新疆大学电气工程学院,乌鲁木齐 830008;清华大学电机工程与应用电子技术系,北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TM464随着能源危机的日益凸显和人们环保意识的增强，如何充分利用和开发再生能源，已成为人们共同关注的问题。

具有三电平的电力电子变换器或称为三电平中性点钳位NPC（neutral-point clamped）变换器作为再生能源发电技术并/离网关键设备，具有高并网电能质量、低谐波含量、大输出容量、双向的能量流动等特点。

因而，在各种中、高压大功率电能转换和传输领域得到了广泛应用[1-3]。

随着人们对NPCs的持续深层次的研究，来自不同科研机构的专家学者们相继提出了许多新颖的控制策略[4-7]，其中包括模型预测控制MPC（model predictive control）[4]、鲁棒预测直接功率控制RPDPC（robust predictive direct power control）[5]、无差拍预测直接功率控制DB-PDPC（dead-beat predictive direct power control）[6]、滑模控制SMC（slidingmode control）[7]等。

《电气工程综合训练III》报告设计题目：三相并网逆变器分析、设计与仿真专业班级：学生姓名：学生学号：指导老师：许完成日期：2016年1月13日江苏大学·电气信息工程学院1.训练题目：三相并网逆变器分析、设计与仿真2.训练目标：通过本课程的综合训练，掌握电力电子变换器及其控制系统的数学建模、性能分析、参数设计和基于PSIM软件的仿真验证，为后续毕业设计及未来工作与科研奠定一定的电气工程综合实践基础。

3.训练内容：三相并网逆变器的并网原理与数学模型，基于PI控制器的矢量控制策略及参数设计，三相SVPWM调制技术，三相软件PLL技术及参数设计，三相并网逆变器系统的PSIM仿真分析。

N4.训练要求：独立完成训练内容，正确分析工作原理，合理设计相关参数，正确搭建仿真模型，有效获得仿真结论，作业封面全班统一，文字图表布局整齐，采用A4纸张打印并装订。

一、新能源发电与并网技术新能源是指传统能源之外的各种形式能源，包括太阳能、风能、水能、地热能、生物质能和海洋能。

新能源发电是指某些中小型发电装置靠近用户侧安装，它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，也能直接接入配网，与公共电网一起为用户提供电能。

新能源发电主要包括：光伏发电系统、风力发电系统、燃料电池、水能发电系统、海洋能发电系统、地热能发电系统、生物质发电装置以及储能装置等。

根据用户及使用目的的不同，新能源发电可用于备用电站、电力调峰、冷热电联供以及边远地区的独立供电等多种用途。

中小容量燃气轮机发电、风力发电机组以及以直流电形式存在的太阳能光伏电池、燃料电池等分布式电源发出的电能无法直接供给交流负荷，须经一定的接口并网。

分布式发电并网接口方式分电力电子逆变器接口和常规旋转电机接口类，前者在体积、重量、变换效率、可靠性、电性能等方面均优于后者，目前主要装置是并网逆变器。

逆变器的拓扑结构是关键，关系到逆变器的效率和成本。

一方面新能源大规模并网要求电网不断提高适应性和安全稳定控制能力，主要体现在：电网调度需要统筹全网各类发电资源，使全网的功率供给与需求达到实时动态平衡，并满足安全运行标准；电网规划需要进行网架优化工作，通过确定合理的大规模新能源基地的网架结构和送端电源结构，实现新能源与常规能源的合理布局和优化配置；输电环节需要采用高压交／直流送出技术，提升电网的输送能力，降低输送功率损耗。

基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术研究一、本文概述随着可再生能源的快速发展，三相三线并网变流器在电力系统中的应用日益广泛。

作为连接可再生能源发电系统与电网的关键设备，并网变流器的性能直接影响到电力系统的稳定性和电能质量。

在并网变流器的设计中，滤波器的作用至关重要，它能有效滤除谐波，提高电能质量。

其中，LCL滤波器以其良好的滤波效果和较小的体积优势，在三相三线并网变流器中得到了广泛应用。

本文旨在深入研究基于LCL滤波器的三相三线并网变流器若干关键技术，包括LCL滤波器的设计优化、并网变流器的控制策略、系统稳定性分析等方面。

通过对这些关键技术的探讨，旨在提高三相三线并网变流器的运行效率，优化其性能，以更好地适应可再生能源接入电网的需求。

本文还将结合实际应用案例，分析LCL滤波器在三相三线并网变流器中的实际应用效果，为相关领域的研究和应用提供参考。

在接下来的章节中，本文将详细介绍LCL滤波器的设计原理和方法，分析不同控制策略对并网变流器性能的影响，以及探讨提高系统稳定性的有效措施。

通过理论分析和实验研究，本文将为三相三线并网变流器的优化设计和运行控制提供有益的指导和建议。

二、LCL滤波器的基本原理和特性LCL滤波器是一种在电力电子系统中广泛应用的无源滤波器，主要用于改善并网变流器的电流波形质量，降低电网谐波污染，并提高系统的功率因数。

其基本结构由电感（L）、电容（C）和另一个电感（L）串联组成，因此得名LCL滤波器。

LCL滤波器的工作原理主要基于电感对电流变化的阻碍作用和电容对电压变化的缓冲作用。

在并网变流器工作时，LCL滤波器能够吸收和滤除由逆变器产生的高频谐波，使得输出的电流更加接近正弦波，满足电网对电流质量的要求。

滤波效果好：LCL滤波器的高频滤波性能优于传统的L滤波器，能有效滤除逆变器产生的高次谐波，提高并网电流的波形质量。

谐振问题：LCL滤波器存在一个固有的谐振频率，当系统频率接近这个谐振频率时，可能会导致滤波器失效，甚至对系统造成损害。

三相并网逆变器改进型直接功率预测控制陈强;任浩翰;杨志超;吕干云;章心因;叶曙光【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2014(034)012【摘要】在三相并网逆变器数学模型基础上,提出了一种基于空间矢量调制的改进型直接功率预测控制,该控制方法在同步旋转坐标系下实现.由于控制系统实际延时两拍,需对下一拍的输出功率和电流进行预估,然后得到两拍后达到目标功率所需要的输出.采用2倍于控制频率的采样频率,准确计算出下一拍的并网功率、电流,同时采用邻域平均通过2次采样计算得到电感辨识值,提高辨识精度,据此计算下一个载波周期三相逆变电路的输出.利用MATLAB/Simulink搭建电路和控制模型进行仿真验证,并通过实验进一步验证,所提出的控制方法具有良好的动静态特性.【总页数】6页(P100-105)【作者】陈强;任浩翰;杨志超;吕干云;章心因;叶曙光【作者单位】南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167;上海绿色环保能源有限公司,上海200090;南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167;南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167;南京工程学院电力工程学院,江苏南京211167;江苏金思源电力科技有限公司,江苏南京210018【正文语种】中文【中图分类】TM464【相关文献】1.MLD模型下逆变电路改进型直接功率预测控制 [J], 韩建定;齐蓉;张建业;李雪丰;王传奇2.三相并网逆变器直接功率控制和直接功率预测控制的对比 [J], 赵方平;杨勇;阮毅;赵春江3.三相并网逆变器直接功率控制 [J], 杨勇;阮毅4.三相并网逆变器新颖直接功率控制研究 [J], 王从刚5.三电平并网逆变器的直接功率模型预测控制 [J], 李琼;周龙武;芮涛;胡存刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

MMC型光伏并网逆变器无差拍控制策略王坚;王毅;胡灿;丁若瑜;刘浩【摘要】将模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)应用到光伏直流汇集并网系统中,可以提高光伏并网系统输出的电能质量,但是随着子模块数量的增多,MMC控制系统的计算量会显著增大.为简化MMC控制系统的计算量,通过分析研究,提出了一种基于无差拍电流控制的MMC的控制策略,该控制策略仅需一次坐标变换和PI调节环节,且可直接产生子模块投切个数,不需经过调制波调制,相对传统控制方法,运算量明显减少.最后利用MATLAB/Simulink搭建了光伏并网系统的仿真模型,仿真结果表明该控制策略具有很好的动态响应,可以使输出电流快速、准确跟踪参考电流,并网电流畸变率小,十分适宜并网系统的数字控制.【期刊名称】《电力科学与工程》【年(卷),期】2017(033)009【总页数】7页(P8-14)【关键词】光伏并网;MMC;无差拍电流控制;畸变率【作者】王坚;王毅;胡灿;丁若瑜;刘浩【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),河北保定071003;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),河北保定071003;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),河北保定071003;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),河北保定071003;新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学),河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM46近年来，随着全球变暖和生态环境恶化等问题的日益突出，开发和利用可再生的清洁能源越来越受到人们的关注。

太阳能作为一种可再生的清洁能源，已经得到了广泛的应用。

作为太阳能主要利用方式之一的光伏发电，目前各项技术已经趋于成熟。

光伏电站的并网化与大型化是今后的发展方向[1-2]。

并网逆变器作为光伏并网系统的核心与关键，其控制技术一直是研究的热点[3-5]。

传统的光伏并网系统，逆变器采用VSC拓扑，通过脉宽调制技术(Pluse Width Modulation,PWM)控制逆变器的输出。

可再生能源Renewable Energy Resources第32卷第2期2014年2月Vol.32No.2Feb.2014收稿日期：2013-11-12。

基金项目：国家863计划项目（2012AA050201）；广东省战略性新兴产业核心技术攻关项目（2012A032300001）；工业产品环境适应性国家重点实验室开放课题。

作者简介：胡巨（1979-），男，高级工程师，研究方向为电网自动化及智能电网技术。

E-mail ：hufreedom@三相光伏并网逆变器准比例谐振控制器设计胡巨1，赵兵1，王俊2，杨苹3，尹旭3（1.广东电网公司电力科学研究院，广东省智能电网新技术企业重点实验室，广东广州510640；2.工业产品环境适应性国家重点实验室，广东广州510663；3.华南理工大学电力学院，广东广州510640）摘要：近年来，光伏并网逆变器的电流控制技术成为研究热点，文章针对传统电流控制技术的不足之处，将准比例谐振控制引入到光伏并网逆变器的电流控制中，利用其在谐振频率处增益无穷大和较大带宽的特点，消除稳态误差，提高抗干扰能力。

仿真结果表明，设计的准比例谐振控制器能实现三相光伏并网逆变器的电流无误差跟踪，具备抗电网干扰能力，具有较好的动、稳态性能。

关键词：光伏；逆变器；准比例谐振中图分类号：TK6；TQ546文献标志码：A文章编号：1671-5292（2014）02-0152-060引言太阳能光伏发电是最有希望成为未来替代能源的一种发电方式，近年来世界市场保持高速平稳增长，其光伏并网关键技术一直是科研人员的研究热点，其中逆变器作为光伏阵列与电网的接口装置而备受关注。

由于逆变器通过并网点直接与电网相连，其输出电压完全被电网钳住，因此一般光伏逆变器采用电流并网的控制方案，通过控制逆变器的输出电流与电网电压同相位，实现光伏发电系统的单位功率因数并网，从而向电网输送电能[1]~[4]。

国内、外学者对三相并网逆变器的电流控制技术已进行了大量的研究，主要包括滞环比较控制、无差拍控制、重复控制、PI 控制和比例谐振控制等。

基于复合预测的LCL型光伏逆变器无差拍控制
李圣清;姚鑫;冯浩田;张栋;唐昕昀
【期刊名称】《湖南电力》
【年(卷),期】2022(42)4
【摘要】针对光伏并网传统无差拍控制时间延时和预测精度不高的问题,提出一种基于复合预测的无差拍电流控制方法。

首先分析时间延时和预测精度不高的原因;然后在负载稳定时,将拉格朗日插值法和重复预测相结合,提高电流预测精度;在负载变化时引入自适应前向线性电流预测,缩短系统振荡时间,增强动态响应能力;最后将两种方法复合控制,提前一拍预测逆变器输出电流,提前两拍预测采样参考电流,解决了时间延时问题。

仿真结果表明该方法比补偿前的谐波含量降低了92%,振荡时间缩短了50%,具有更高的预测精度和动态响应能力,控制效果更佳。

【总页数】6页(P40-45)
【作者】李圣清;姚鑫;冯浩田;张栋;唐昕昀
【作者单位】湖南工业大学电气与信息工程学院;光伏微电网智能控制技术湖南省工程研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.MMC型光伏并网逆变器无差拍控制策略
2.预测电流无差拍控制的并网型三相光伏逆变器
3.基于电流无差拍控制的单相光伏并网逆变器研究
4.基于无差拍功率控制的光伏逆变器控制策略
5.基于重复控制的无差拍光伏并网逆变器设计
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