一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于并網(wǎng)電流控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù) 測(cè)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球環(huán)境污染問(wèn)題和化石能源危機(jī)的不斷加劇，清潔、可再生能源的利用得 到了廣泛關(guān)注與發(fā)展。風(fēng)力、光伏等非水電可再生能源發(fā)電技術(shù)已成為世界各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展 的熱點(diǎn)，而新能源發(fā)電并網(wǎng)的核屯、是并網(wǎng)逆變器，隨著電力電子技術(shù)W及現(xiàn)代控制理論的 發(fā)展，各種針對(duì)單相并網(wǎng)逆變器的控制策略被相繼提出，并且得到了深入的發(fā)展與廣泛的 應(yīng)用。
[0003] 目前，應(yīng)用于并網(wǎng)逆變器的電流控制策略主要有W下S種：滯環(huán)控制、比例-積分 (propcxrtionintegral,PI)控制和電流預(yù)測(cè)控制等。其中，滯環(huán)控制方法簡(jiǎn)單并具有良 好的魯椿性，但電流諧波較大，且開(kāi)關(guān)頻率的不固定導(dǎo)致?lián)p耗過(guò)高；比例-積分控制方法技 術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛，但并網(wǎng)電流與電壓存在相位差，在電流較小時(shí)相位差比較嚴(yán)重，導(dǎo)致逆 變器輸出功率因數(shù)較低等問(wèn)題；電流預(yù)測(cè)控制屬于線性控制方法的范疇，通過(guò)預(yù)測(cè)下一個(gè) 開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)刻的參考電流，與實(shí)際輸出電流得到電流誤差，根據(jù)電流誤差預(yù)測(cè)出下一 時(shí)刻的輸出電壓的估計(jì)值，從而對(duì)逆變器進(jìn)行控制，其局限性在于輸出電壓表達(dá)式中包含 n-1、n-2時(shí)刻的輸出電壓項(xiàng)、電流誤差項(xiàng)，迭代運(yùn)算較多，不能直接應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理器 中，需要進(jìn)一步預(yù)估理想輸出電壓，其快速性能和穩(wěn)態(tài)性能不夠高，且存在電流非開(kāi)關(guān)周期 次諧波污染問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，解決了現(xiàn)有 技術(shù)中存在的并網(wǎng)電流非開(kāi)關(guān)周期次諧波、且控制系統(tǒng)快速性和穩(wěn)定性的綜合性能低的問(wèn) 題。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，具 體按照W下步驟實(shí)施：
[0006] 步驟1、在單相并網(wǎng)逆變器的電路中的（n-l)Ts時(shí)刻采樣中斷，得到（n-l)T擁刻 的第一電感Li電流值iU(n-1)、輸入直流電壓值Vd。、輸出交流電壓值Vg、（n-l)Ts周期內(nèi)第 一開(kāi)關(guān)管S1的占空比(n-1)，
[0007] 其中，Ts為開(kāi)關(guān)周期；
[000引步驟2、通過(guò)公式（1)計(jì)算nT擁刻的第一電感L1電流預(yù)測(cè)值:
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí) 施： 步驟1、在單相并網(wǎng)逆變器的電路中的（n-l)Ts時(shí)刻采樣中斷，得到（11-1)1^時(shí)刻的第 一電感L1電流值iu(n-l)、輸入直流電壓值Vd。、輸出交流電壓值V g、（n-l)Ts周期內(nèi)第一開(kāi) 關(guān)管Sl的占空KD1Oi-I), 其中，Ts為開(kāi)關(guān)周期； 步驟2、通過(guò)公式（1)計(jì)算nTs時(shí)刻的第一電感1^電流預(yù)測(cè)值又乂〃）：
(1) 其中，L1為第一電感L1的電感值； 步驟3、判I
是否成立，如果成立，則11!^周期內(nèi)第一開(kāi)關(guān) 管Sl的占空比Dsi (η)、第四開(kāi)關(guān)管S4的占空比Ds4 (η)為Dsi (n) = Ds4 (η) = 1，nTs周期內(nèi) 第二開(kāi)關(guān)管S2的占空比Ds2 (η)、第三開(kāi)關(guān)管S3的占空比Ds3 (η)與第一開(kāi)關(guān)管SI、第四開(kāi)關(guān) 管S4的占空比互補(bǔ)為Ds2 (n) = Ds3 (η) = 0,轉(zhuǎn)到步驟7 ;如果不成立，則轉(zhuǎn)到步驟4 ; 其中，(η)為nTs時(shí)刻第一電感L i上的電流給定值； 步驟4、判斷
I是否成立，如果成立，則nig^期內(nèi)第一開(kāi)關(guān) 管Sl的占空比Dsi (η)、第四開(kāi)關(guān)管S4的占空比Ds4 (η)為Dsi (n) = Ds4 (η) = 0, nTs周期內(nèi) 第二開(kāi)關(guān)管S2的占空比Ds2 (η)、第三開(kāi)關(guān)管S3的占空比Ds3 (η)為Ds2 (n) =Ds3 (η) = 1，轉(zhuǎn) 到步驟7 ;如果不成立，則轉(zhuǎn)到步驟5 ; 步驟5、將nTs時(shí)刻第一電感L j的電流給定值i UMf (η)賦值給nTs周期內(nèi)第一電感L i 電流的平均值，即：
(2) 通過(guò)公式（1)中得到的第一電感L1電流預(yù)測(cè)值ζ ,(〃)計(jì)算nTs周期內(nèi)第一開(kāi)關(guān)管Sl的 占空比D1 (η)為：
步驟6、根據(jù)公式（4)計(jì)算經(jīng)過(guò)中值處理后的第一開(kāi)關(guān)管Sl的占空比Dsi (η):
(4) 其中，
為nTs周期內(nèi)穩(wěn)態(tài)時(shí)第一開(kāi)關(guān)管Sl的占空比； 經(jīng)過(guò)中值處理后的第四開(kāi)關(guān)管S4的占空比Ds4 (n) =Dsi (η); 經(jīng)過(guò)中值處理后的第二開(kāi)關(guān)管S2的占空比、第三開(kāi)關(guān)管S3的占空比Ds2 (η) = Ds3(η) =I-Dsi (η)； 步驟7、產(chǎn)生占空比為Dsi (η)的PWM波來(lái)控制第一開(kāi)關(guān)管S1，產(chǎn)生占空比為Ds2 (η)的 PWM波來(lái)控制第二開(kāi)關(guān)管S2,產(chǎn)生占空比為Ds3 (η)的PWM波來(lái)控制第三開(kāi)關(guān)管S3,產(chǎn)生占 空比為Ds4 (η)的PWM波來(lái)控制第四開(kāi)關(guān)管S4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，其特征在 于，得到所述步驟5中公式（3)的具體過(guò)程為： 印周期內(nèi)，nT s時(shí)刻的第一電感L i電流i u (η)增加到第一電感L1電流在ηΤ 3階段內(nèi)峰 值的增量Aiu+(η)為：
(5) nTs時(shí)刻的第一電感L i電流i u (η)增加到第一電感L1電流在nT s階段內(nèi)峰值的平均值 為(η)為：
(6) 第一電感L1電流在nT s階段內(nèi)峰值減小到（n+1) T s時(shí)刻的第一電感L i電流i u (η+1)的 變化量Aiu_(n)為：
(7) 第一電感L1電流在nT s階段內(nèi)峰值減小到（n+1) T s時(shí)刻的第一電感L i電流i u (n+1)的 平均值L (")為：
C8) 將公式（5)、（7)代入公式⑶整理得：
(9) 第一電感L1電流在nT潞段內(nèi)的平均值（,為： 將公式（6)、（9)代入公式（10)整理得：
(11) 保證式（11)中D1(Ii)有實(shí)數(shù)解，且D1(Ii) e [〇，1]，得到如下關(guān)系式：
在式（12)的條件下，根據(jù)式（11)得到D1(Ii)在印階段的值，解即為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，其特征 在于，所述步驟1單相并網(wǎng)逆變器的電路包括輸入直流電壓V d。，輸入直流電壓Vd。的正極分 別連接有第一開(kāi)關(guān)管Sl的集電極、第三開(kāi)關(guān)管S3的集電極，輸入直流電壓V d。的負(fù)極分別 連接有第二開(kāi)關(guān)管S2的發(fā)射極、第四開(kāi)關(guān)管S4的發(fā)射極，第一開(kāi)關(guān)管Sl的發(fā)射極分別連 接第二開(kāi)關(guān)管S2的集電極、第一電感L 1的一端，第一電感L i的另一端連接輸出交流電壓V g 的一端，輸出交流電壓Vg的另一端與第二電感L2的一端連接，第二電感1^2的另一端的分別 連接第三開(kāi)關(guān)管S3的發(fā)射極、第四開(kāi)關(guān)管S4的集電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，其特征在 于，所述第一開(kāi)關(guān)管Sl、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第四開(kāi)關(guān)管S4均為攜帶反并聯(lián)二極 管或具有反并聯(lián)二極管特性的可關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)器件。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于單相并網(wǎng)逆變器的電流預(yù)測(cè)控制方法，先根據(jù)(n-1)TS階段的第一電感L1電流iL1(n-1)和第一開(kāi)關(guān)管S1的占空比D1(n-1)對(duì)nTS階段的第一電感L1電流iL1(n)預(yù)測(cè)，再根據(jù)第一電感L1電流的給定iL1ref(n)計(jì)算nTS階段第一開(kāi)關(guān)管S1的占空比D1(n)，最后通過(guò)中值處理方法計(jì)算第一開(kāi)關(guān)管S1的占空比DS1(n)，并對(duì)應(yīng)計(jì)算其他三個(gè)開(kāi)關(guān)管的占空比，分別產(chǎn)生經(jīng)過(guò)中值處理后得到的四個(gè)占空比的PWM波來(lái)控制四個(gè)開(kāi)關(guān)管。本發(fā)明方法能夠很好抑制電流控制中采樣點(diǎn)與平均值間的差異造成的并網(wǎng)電流非開(kāi)關(guān)周期次諧波，且使并網(wǎng)電流與給定電流能夠快速準(zhǔn)確跟蹤，在控制系統(tǒng)快速性和穩(wěn)定性上具有綜合比較優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類】H02M7-48
【公開(kāi)號(hào)】CN104767410
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510149477
【發(fā)明人】張琦, 張鵬, 孫向東, 安少亮, 楊惠, 張波
【申請(qǐng)人】西安理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日