基于改进MPC的SL-qZSI光伏并网系统控制策略研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shengyan1205
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光伏并网逆变器作为光伏发电的关键环节,是能量转换和控制的核心。与传统双级式逆变器相比,开关电感型准Z源逆变器具有通过直通状态实现升压功能和无需死区时间的优点,有利于降低光伏发电成本和输出更高品质的波形。模型预测控制作为一种先进的控制策略,可以弥补开关电感型准Z源逆变器多变量控制复杂和由于考虑直通状态造成的调制困难的缺点,因此将模型预测控制策略应用于开关电感型准Z源逆变器,意义重大。另外,模型预测控制算法中存在的延迟时间问题将降低受控变量的波形品质,所以对模型预测控制算法进行改进势在必行。综上所述,对开关电感型准Z源逆变器的模型预测控制策略的研究将从以下三个方面展开:(1)首先在对开关电感型准Z源逆变器的直通和非直通状态的拓扑进行研究的基础上,揭示其升压原理并通过对模型预测控制策略的原理和设计方法进行研究,确定针对开关电感型准Z源逆变器的模型预测控制策略设计方法。(2)然后通过对开关电感型准Z源逆变器光伏并网系统的交流侧和直流侧进行拓扑分析,建立并网电流、电容电压和电感电流的预测模型并通过构建代价函数构成评判标准,形成开关电感型准Z源的模型预测控制算法流程并通过仿真证明了模型预测控制策略具有响应速度快的优点,非常适用于需要多变量控制的开关电感型准Z源逆变器。(3)最后通过应用两种改进的模型预测控制算法,减小了传统模型预测控制算法的延迟时间,从而减小了受控变量的振荡。第一种改进算法为基于预判直通状态的改进模型预测控制算法,即利用电感预测模型值在非直通状态下具有一致性的特点,通过建立关于电感电流的子代价函数并对直通状态是否为最优开关状态预先进行判断,以达到尽可能减少对多种非直通状态进行计算的目的,从而减小了延迟时间。第二种改进算法为基于两步预测的改进模型预测控制算法,即利用提前选择下一时刻最优开关状态的思想,通过推导受控变量两步预测模型并建立下一时刻代价函数构成评判标准,形成基于两步预测的改进模型预测控制算法流程,达到消除延迟时间的目的。仿真结果也证明了两种改进算法的有效性。论文通过实现开关电感型准Z源逆变器的模型预测控制策略并对传统模型预测控制算法中存在的延迟时间进行改进,使得开关电感型准Z源逆变器的多变量控制实现简单且效果较为理想,这将使开关电感型准Z源逆变器在光伏发电中发挥更大的作用。
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