光伏并网逆变器预测最优开关序列控制方法

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1、第48卷第5期电力电子技术Vo1．48．No．52014年5月PowerElectronicsMav2014光伏并网逆变器预测最优开关序列控制方法李军，陈昌松，段善旭(1．华中科技大学，电气与电子工程学院，湖北武汉430074；2．强电磁工程与新技术国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要：传统直接功率控制方法应用于光伏并网逆变系统时存在功率脉动过大、开关频率不固定等缺点，为克服上述问题．提出了一种预测最优开关序列控制方法，即在一个控制周期内将一组零电压矢量和非零电压矢量进行组合输出。以光伏并网逆变器预测控制理论为基础，构建了单一控制周期内系统功率跟踪误差的数学函数，以功率跟

2、踪误差最小为控制目标，推导求得各电压矢量对应的最优作用时间。样机实验结果表明，该方法可有效优化并网逆变系统的稳态控制精度，实现固定开关频率运行，同时保留了传统直接功率控制方法的高动态响应特性。关键词：逆变器；功率脉动：预测最优开关序列中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)05—0008—03PredictiveOptimalSwitchingSequenceControlMethodofPhotovoltaicGrid．connectedInverterLIJun，CHENChang-song2，DUANShan-XU(1．Huazhong

3、UniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Thereexistssomedrawbacksofphotovohaicgrid—connectedinverterwhenconventionaldirectpowercontrolmethodisused，suchashighpowerrippleandvariableswitching~equency．Toovercometheseproblems，apredictiveoptimalswitchingsequencecontrolmethodispr

4、oposed，whichappliesagroupofnon—zerovectorsandzerovecto~duringonecontrolperiod．Basedonthepredictivecontroltheoryofphotovohaicgrid·connectedinverter，amathemati—calfunctionofpowertrackingerrorduringonecontrolperiodisbuilt．Theoptimalactiontimeofvoltagevectorse—quenceissolvedtogetaminimumpowertra

5、ckingerror．Prototypeexperimentalresultsshowthattheproposedmethodcaneffectivelyoptimizethegridinve~ersystemsteady—stateaccuracy，realizethefixedswitchingfrequency，atthesametimeitkeepsthehighdynamicresponseabilityofconventionaldirectpowercontro1．Keywords：inverter；powerripple；predictiveoptimalsw

6、itchingsequence1引言的最优作用时间。在一个控制周期内将一组零电压矢量和非零电压矢量进行组合输出，从而有效随着能源危机日趋严重，以光伏发电为代表优化了并网逆变系统的稳态控制精度，实现了固的可再生能源的开发利用逐渐成为关注热点[11。定开关频率运行，使其具备高动态响应特性。并网逆变器作为光伏发电系统的核心部分，其控制性能的优劣将直接影响整个系统的运行效率。2光伏并网逆变器数学模型目前．主流的控制策略有电网电压定向控制【]和图1为电压型并网逆变器拓扑结构图。直接功率控制【】两种。与前者相比，后者由于无需r_电流内环及其整定，具有结构简单、动态响应快等Jj量～lll优点

7、，但其存在的稳态功率脉动和变化的开关频：⋯率等问题一直制约该控制方法的实际应用[4-5]。此处提出了一种预测最优开关序列控制方法．构建单一控制周期内系统功率跟踪误差的数￡为滤波电感；R为等效电阻。图1光伏并网逆变器拓扑结构图学函数，以使功率跟踪误差最小，得到各矢量对应Fig．1Photovohaicgrid—connectedinvertertopologystructure定稿日期：2014—02—08假设三相电网电压平衡，忽略功率开关管的作者简介：李军(1978一)，男，云南楚雄人，硕士