基于模型预测控制的并网逆变器控制策略研究

随着传统化石燃料大量开发利用,不仅导致了能源紧缺问题,还引起了环境污染问题。因此加大对新能源的开发利用已成为解决这两大问题的有效措施,而在新能源发电中,并网逆变器是核心的装备,其性能的好坏直接关系着并网电能的质量,所以多年来对并网逆变器控制策略的研究一直是研究的重点。模型预测控制是当前应用到并网逆变器的一种新型控制方法,通过编制程序实现控制,具有较好自适应性和稳定性,不需要像传统的基于PI控制调节参数和PWM调制模块,控制简单,可以更好的提高并网电能的质量,已成为现在研究的热点。首先,介绍了并网逆变器的分类、发展趋势、国内外发展现状。并网逆变器控制技术:对调制技术进行分析,选取的是SVPWM调制技术;对拓扑结构进行分析,选择的是电压源型;对传统的各种控制策略优缺点进行详细分析,介绍了模型预测控制算法并分析了它的优势。本文的研究内容主要是对并网逆变器的电流控制技术和功率控制技术研究,选择传统的基于PI调节的控制方法和采用的模型预测控制方法进行对比,分析可行性和优越性。然后,对三相并网逆变器的数学模型、矢量控制进行详细分析;对直流侧电压和交流侧滤波电感的参数设计;选择三相并网逆变器基于电流闭环的前馈解耦控制策略,详细分析其原理以及对PI参数的设计;对模型预测控制的基本原理、设计方法、算法特点进行详细分析;选择模型预测电流控制策略并详细分析其控制原理。用Matlab/Simulink仿真平台对上述的两种控制方法进行验证,两者都可以实现并网运行,模型预测电流控制的稳态性能和动态响应速度更好,畸变率更小,并网的质量更高。接着,对功率理论中的传统功率理论、瞬时功率理论进行详细分析;根据瞬时功率理论选择三相并网逆变器基于功率闭环的前馈解耦控制策略,详细分析其原理;根据上述的模型预测控制原理和瞬时功率理论选择模型预测功率控制策略并详细分析其控制原理。用Matlab/Simulink仿真平台对上述的两种控制方法进行验证,同样两者都可以实现并网运行,模型预测功率控制的稳态性能和动态响应速度更好,畸变率更小,并网的质量更高。最后,对所研究的内容进行总结,并展望接下来将会进行的工作。