一种并网变流器模型预测控制方法及控制系统与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种并网变流器模型预测控制方法及控制系统。


背景技术：

2.一般来讲，并网变流器的输出端带有滤波装置用于抑制变流器的输出谐波，lcl滤波器因为其体积小以及高频谐波衰减能力的优势被广泛应用在并网变流器的相关产品中。
3.传统上一般采取比例积分(pi)，比例谐振(pr)以及重复控制等方法对并网变流器进行控制，然而，这些方法难以实现多目标优化。模型预测控制具有动态性能好并可进行多目标优化的优点，可以为并网变流器的性能提升与优化提供良好的支撑。
4.随着控制芯片的不断发展，在成本变化不大的前提下其性能逐渐提高，将模型预测控制应用于并网变流器产品的时机已逐渐成熟。模型预测控制需要根据变流器的数学模型对下一个控制周期的物理量进行预测进而选择变流器的开关状态，而以lcl作为滤波器的并网变流器是一个高阶系统，这在工程上处理好其模型与控制是一个技术难点，因此人们通常简化模型法，将lcl滤波器简化为l滤波器进行控制，或者控制时只考虑模型的低频特性，但是如此会影响考虑模型的动态特性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种并网变流器模型预测控制方法及控制系统，旨在能解决现有模型预测影响考虑模型的动态特性以及避免使用高阶方程出现的技术难题。
6.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
7.本发明的第一方面提供一种并网变流器模型预测控制方法，包括如下步骤：
8.定义变流器的开关控制周期；
9.按照定义的开关周期确定变流器侧的电压，以达到电流追踪以及控制电流变化率为目标，建立控制变流器的开关器件开关的代价函数；
10.获取当前开关控制周期内采集的变流器输出端的电路参数数值；
11.根据获取的当前开关控制周期内变流器输出端的电路参数数值，获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式；
12.根据最优问题表达式，计算获得下一开关控制周期内变流器的开关管的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭。
13.在一些实施例中，所述定义变流器的开关控制周期包括：定义s为开关状态，s＝1，变流器侧电压为v
busp；
s＝0，变流器侧电压为0；s＝-1，变流器侧电压为-v
busn
；将相邻的开关导通动作间隔定义为上升型周期，相邻的开关切断动作间隔定义为下降型周期，将上升型周期和下降型周期的算数平均数定义为开关控制周期。
14.在一些实施例中，所述代价函数包括给定电流的追踪项、控制电流的变化率项、代
价系数项以及开关频率优化项；所述控制电流的变化率项具有抑制谐振的功能，所述代价系数根据工程具体需求调测，系数越大对谐振的抑制效果越强，所述开关频率优化项用于优化平均开关的频率，代价系数越大则变流器的平均开关频率越低。
15.在一些实施例中，所述控制变流器的开关器件开关的代价函数，如下：
[0016][0017]
其中
[0018]
为变流器侧当前控制周期的参考电流；
[0019]
为变流器侧当前控制周期的电流估计值；
[0020]
为电网侧当前控制周期的电流的估算值；
[0021]
为变流器侧当前控制周期的电流的变化量；
[0022]kj1
、k
j2
、k
j3
分别为代价系数，其中k
j1
、k
j2
均为小于1；
[0023]
sk表示当前控制周期的开关状态；
[0024]sk-1
表示上一控制周期的开关状态。
[0025]
在一实施例中，根据获取的当前开关控制周期内变流器输出端的电路参数数值，获得代价函数最小对应的下一开关控制周期的最优问题表达式的方法，包括如下步骤：
[0026]
根据当前采集时刻的变流器的电路参数数值，计算当前控制周期结束时，变流器的输出直流电容器的输出电流值；
[0027]
根据计算获得的当前控制周期结束时变流器的直流电容器电压差和输出电流值，滚动代入下一控制周期变流器所有的输出电压状态，预测计算下一控制周期结束时变流器的电容器输出电流；
[0028]
根据下一控制周期变流器所有的输出电压状态，计算下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态；根据上一时刻和当前时刻采集的变流器输出电压，计算上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态；
[0029]
根据预测的下一控制周期结束时变流器的输出电流和直流电容器电流差、下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态、以及上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态，计算下一控制周期每个输出电压状态下的代价函数的数值；
[0030]
将最小的代价函数数值对应的变流器输出电压状态设置为变流器下一开关控制周期的最优问题表达式。
[0031]
在一实施例中，所述获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式为：
[0032][0033]
其中，min(jk)代价函数最小值，sk表示当前控制周期的开关状态；
[0034]sk-1
表示上一控制周期的开关状态。
[0035]
在一实施例中，所述根据当前采集时刻的变流器的电路参数数值，计算当前控制周期结束时，变流器的输出直流电容器的电流值包括公式如下:
[0036]icon
＝k
refiref
(1-k
ref
)ig；
ꢀꢀ
(6)
[0037][0038]
为当前控制周期电流参考值；
[0039]
为当前控制周期的电容电流值；
[0040]kref
为引入给定的变化率因子，其范围为(0,1]；
[0041]iref
为电网侧参考电流；
[0042]
ig为电网侧电流；
[0043]
为当前控制周期滤波电容的电压；
[0044]
为上一控制周期滤波电容的电压；
[0045]
ts为控制与采样的周期；
[0046]
c为交流滤波电容；
[0047]
根据计算获得的当前控制周期结束时变流器的直流电容器电压差和输出电流值，滚动代入下一控制周期变流器所有的输出电压状态，预测计算下一控制周期结束时变流器的电容器输出电流，离散后公式如下：
[0048][0049][0050]
根据公式(7)(8)(9)可得当前控制周期的电容电流值为：
[0051][0052]
为当前控制周期电网侧的参考电流；
[0053]
为当前控制上一周期电网侧的参考电流；
[0054]
为当前控制上上一周期电网侧的参考电流；
[0055]
当前控制周期电网侧的电压；
[0056]
lg为滤波电感的电流；
[0057]
为当前控制周期滤波电容的电压；
[0058]
为上一控制周期滤波电容的电压；
[0059]
ts为控制与采样的周期；
[0060]
c为交流滤波电容。
[0061]
在一实施例中，电网侧电流的估算值表达式为：
[0062][0063]
其中，ts控制与采用周期；
[0064]
lg为电网侧滤波电感的电感值；
[0065]
当前控制周期电网侧的电压；
[0066]
当前控制周期滤波电容的电压；
[0067]
为上一控制周期电网侧的电流。
[0068]
本发明的第二方面还提供一种并网变流器模型预测控制系统，所述系统包括相互连接的定义模块、代价函数建立模块、获取模块、计算模块以及控制输出模块；
[0069]
所述定义模块，被配置为用于定义变流器的开关控制周期；
[0070]
所述代价函数建立模块，被配置为用于按照定义的开关周期确定变流器侧的电压，以达到电流追踪以及控制电流变化率平衡为目标，建立控制变流器的开关器件开关的代价函数；
[0071]
所述获取模块，被配置为用于获取当前开关控制周期内采集的变流器输出端的电路参数数值；
[0072]
所述计算模块，被配置为用于根据获取的当前开关控制周期内变流器输出端的电路参数数值，获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式；
[0073]
所述控制输出模块，被配置为用于根据最优问题表达式，计算获得下一开关控制周期内变流器的开关管的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭。
[0074]
在一些实施例中，所述计算模块包括电容器的输出电流值计算单元、开关状态获取单元、代价函数计算单元以及最优计算单元；
[0075]
所述电容器的输出电流值计算单元，用于根据当前采集时刻的变流器的电路参数数值，计算当前控制周期结束时，变流器的输出直流电容器的输出电流值；
[0076]
所述开关状态获取单元，用于根据下一控制周期变流器所有的输出电压状态，计算下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态；根据上一时刻和当前时刻采集的变流器输出电压，计算上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态；
[0077]
所述代价函数计算单元，用于根据预测的下一控制周期结束时变流器的输出电流和直流电容器电流差、下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态、以及上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态，计算下一控制周期每个输出电压状态下的代价函数的数值；
[0078]
所述最优计算单元，用于根据最小的代价函数数值对应的变流器输出电压状态设置为变流器下一开关控制周期的最优问题表达式。
[0079]
本发明实施例提供的所述并网变流器模型预测控制方法及控制系统，本技术实施例所述并网变流器模型预测控制方法的控制函数在一阶的前提下，保留了lcl并网变流器模型的动态特性并完成了其基于模型的预测控制，增加了系统的动态特性，并能实现了多个目标的优化。
附图说明
[0080]
图1为本发明实施例涉及的并网变流器的拓扑电路图；
[0081]
图2为本发明实施例提供的一种并网变流器模型预测控制方法的一实施例的方法流程图；
[0082]
图3为本发明实施例的带lcl滤波器的三电平并网变流器的单相等效模型电路图；
[0083]
图4为本发明实施例的一种并网变流器模型预测控制方法的另一实施例的方法流程图；
[0084]
图5为本发明实施例的一种并网变流器模型预测控制系统一实施例的结构框图；
[0085]
图6为本发明实施例的一种并网变流器模型预测控制系统另一实施例的结构框图。
具体实施方式
[0086]
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0087]
实施例一：
[0088]
本技术发明提供一种并网变流器模型预测控制方法，应用在并网变流器模型预测控制系统中，请参阅图1，其为并网变流器的拓扑电路图，lcl型滤波器作为其与电网的滤波接口，l
ga
，l
gb
,l
gc
为电网侧三相滤波电感，感值相同均为lg，ca，cb，cc为三相交流滤波电容，容值相同均为c，l
inva
，l
invb
,l
invc
为变流器侧滤波电感，感值相同均为l
inv
，c
dc
为直流母线滤波电容。u
ga
、u
gb
、u
gc
分别为电网abc相采样电压，电压参考点均为图1中的地。由拓扑的对称性，本技术实施例所述方法由单相变流器模型为系统进行分析与建模以及控制。
[0089]
请参阅图2及图3，所述并网变流器模型预测控制方法包括如下步骤：
[0090]
s101、定义变流器的开关控制周期；
[0091]
具体地，请参阅图3，其为带lcl滤波器的三电平并网变流器的单相等效模型电路图，定义s为开关状态，s＝1变流器侧电压为v
busp
，s＝0变流器侧电压为0，s＝-1变流器侧电压为-v
busn
。将相邻的开关导通动作间隔定义为上升型周期，相邻的开关切断动作间隔定义为下降型周期，将上升型周期和下降型周期的算数平均数定义为开关控制周期。
[0092]
设电网侧参考电流为i
ref
，控制与采样周期为ts,变流器侧电压为u
inv
,电网侧电压为ug，电网侧电流为ig，逆变器侧电流为i
inv
，电容电流为ic。各电路参数数值当前值使用上标k标志，上一控制周期值用上标k-1表示，下一控制周期值用上标k 1表示，以此类推。
[0093]
s102、按照定义的开关控制周期确定变流器侧的电压，以达到电流追踪以及控制电流变化率为目标，建立控制变流器的开关器件开关的代价函数；
[0094]
s103、获取当前开关控制周期内采集的变流器输出端的电路参数数值；
[0095]
具体地，所述电路参数数值包括电网侧参考电流为i
ref
，控制与采样周期为ts,变流器侧电压为u
inv
,电网侧电压为ug，电网侧电流为ig，逆变器侧电流为i
inv
，电容电流为ic。
[0096]
s104、根据获取的当前开关控制周期内变流器输出端的电路参数数值，获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式；
[0097]
具体地，请参阅图4，包括如下步骤：
[0098]
s1041、根据当前采集时刻的变流器的电路参数数值，计算当前控制周期结束时，变流器的输出直流电容器的输出电流值；
[0099]
具体地，根据图3所述电路，可知：
[0100][0101][0102]
ic＝i
g-i
inv
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0103][0104]
公式(1)-公式(4)为图(1)所示系统的基本方程。本发明中ug，ig，i
inv
，v
busp
，v
busn
为直接测量的量，可以根据公式(1)-(4)得频域下ig表达式：
[0105][0106]
其中，变流器侧电压为u
inv
,电网侧电压为ug，电网侧电流为ig，逆变器侧电流为i
inv
，电容电流为ic，l
inv
为变流器侧滤波电感，s表示拉普拉斯算子。
[0107]
为控制电网侧电流的变化率，本发明引入给定变化率因子k
ref
，定义当前控制参考值i
con
,其表达式为：
[0108]icon
＝k
refiref
(1-k
ref
)igꢀꢀꢀ
(6)
[0109]
其中k
ref
的取值范围为(0,1]。
[0110]
将公式(4)离散化得当前控制周期电容电流值为：
[0111][0112]
上述公式中各字母的含义分别如下：
[0113]
为当前控制周期电流参考值；
[0114]
为当前控制周期的电容电流值；
[0115]kref
为引入给定的变化率因子，其范围为(0,1]；
[0116]iref
为电网侧参考电流；
[0117]
ig为电网侧电流；
[0118]
为当前控制周期滤波电容的电压；
[0119]
为上一控制周期滤波电容的电压；
[0120]
ts为控制与采样的周期；
[0121]
c为交流滤波电容；
[0122]
s1042、根据计算获得的当前控制周期结束时变流器的直流电容器电压差和输出电流值，滚动代入下一控制周期变流器所有的输出电压状态，预测计算下一控制周期结束时变流器的电容器输出电流；
[0123]
并网变流器的控制目标为使网侧电流ig跟随参考电流为i
ref
，稳态时二者相等。根据公式(1)进行离散化得：
[0124][0125][0126]
由式(7)-式(9)得：
[0127][0128]
式(10)即为电容电流的估算表达式。
[0129]
设电网侧电流的估算值为i
gest
，由式(1)可得其离散化后的值为：
[0130][0131]
由式(11)与式(8)可计算得到
[0132]
定义变流器侧参考电流为i
jref
，由式(3)知其离散之后的表达式为：
[0133][0134]
上述公式中各字母的含义分别如下：
[0135]
为当前控制周期电网侧的参考电流；
[0136]
为当前控制上一周期电网侧的参考电流；
[0137]
为当前控制上上一周期电网侧的参考电流；
[0138]
当前控制周期电网侧的电压；
[0139]
lg为滤波电感的电流；
[0140]
为当前控制周期滤波电容的电压；
[0141]
为上一控制周期滤波电容的电压；
[0142]
ts为控制与采样的周期；
[0143]
c为交流滤波电容。
[0144]
s1043、根据下一控制周期变流器所有的输出电压状态，计算下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态；根据上一时刻和当前时刻采集的变流器输出电压，计算上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态；
[0145]
具体地，通过式(12)将电网侧对给定电流的追踪转变为变流器侧电流对i
jref
的追踪。
[0146]
变流器侧输出电压u
inv
表达式如下：
[0147][0148]
s表示当前电压u
inv
处于把不同的电压下对应的开关状态。
[0149]
定义变流器侧电流变化量为i
invd
则由式(2)可得其离散化后的表达式为：
[0150][0151]
定义变流器侧电流估计值为i
invest
，则其离散化后的表达式为：
[0152][0153]
s1044、根据预测的下一控制周期结束时变流器的输出电流和直流电容器电流差、下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态、以及上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态，计算下一控制周期每个输出电压状态下的代价函数的数值；
[0154]
具体地，定义代价函数jk，其表达式为：
[0155][0156]
式(16)中右边第一项对应对给定电流的追踪项，第二项与第三项均为控制电流的变化率项，具有抑制谐振的功能，与式(6)相呼应。
[0157]kj1
、k
j2
、k
j3
分别为代价系数，其中k
j1
、k
j2
均为小于1；
[0158]kj1
、k
j2
、k
j3
根据工程具体需求调测，系数越大对谐振的抑制效果越强。右侧第四项为开关频率优化项，代价系数k
j3
越大则变流器的平均开关频率越低。
[0159]
s1045、将最小的代价函数数值对应的变流器输出电压状态设置为变流器下一开关控制周期的最优问题表达式。
[0160]
具体的，所述获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式为：
[0161][0162]
其中，min(jk)代价函数最小值，sk表示当前控制周期的开关状态；
[0163]sk-1
表示上一控制周期的开关状态。
[0164]
s105、根据最优问题表达式，计算获得下一开关控制周期内变流器的开关管的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭。
[0165]
由式(17)即可得出变流器当前控制周期的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭，从而完成对变流器的控制。
[0166]
本技术实施例所述并网变流器模型预测控制方法的控制函数在一阶的前提下，保留了lcl并网变流器模型的动态特性并完成了其基于模型的预测控制，增加了系统的动态特性，并能实现了多个目标的优化。具体地，公式(7)-式公(15)均未直接对系统的模型进行简化，公式(16)具有4个代价函数，可以对应4个目标的控制，即对给定电流的追踪、控制电流的变化率、代价系数以及开关频率优化进行控制。
[0167]
实施例二：
[0168]
本技术还提供一种并网变流器模型预测控制系统，所述并网变流器模型预测控制系统运用并网变流器模型预测控制方法实现对并网变流器的预测控制。请参阅图5及图6，所述并网变流器模型预测控制系统包括相互连接的定义模块10、代价函数建立模块20、获取模块30、计算模块40以及控制输出模块50；
[0169]
所述定义模块10，被配置为用于定义变流器的开关控制周期；
[0170]
具体地，所述定义变流器的开关控制周期包括：定义s为开关状态，s＝1，变流器侧电压为v
busp
；s＝0，变流器侧电压为0；s＝-1，变流器侧电压为-v
busn
；将相邻的开关导通动作间隔定义为上升型周期，相邻的开关切断动作间隔定义为下降型周期，将上升型周期和下降型周期的算数平均数定义为开关控制周期。
[0171]
所述代价函数建立模块20，被配置为用于按照定义的开关周期确定变流器侧的电压，以达到电流追踪以及控制电流变化率为目标，建立控制变流器的开关器件开关的代价函数；
[0172]
所述控制变流器的开关器件开关的代价函数，如下：
[0173][0174]
各字母参数的含义如下：
[0175]
为变流器侧当前控制周期的参考电流；
[0176]
为变流器侧当前控制周期的电流估计值；
[0177]
为电网侧当前控制周期的电流的估算值；
[0178]
为变流器侧当前控制周期的电流的变化量；
[0179]kj1
、k
j2
、k
j3
分别为代价系数，其中k
j1
、k
j2
均为小于1；
[0180]
sk表示当前控制周期的开关状态；
[0181]sk-1
表示上一控制周期的开关状态。
[0182]
所述获取模块30，被配置为用于获取当前开关控制周期内采集的变流器输出端的电路参数数值；
[0183]
具体地，所述电路参数数值包括电网侧参考电流为i
ref
，控制与采样周期为ts,变流器侧电压为u
inv
,电网侧电压为ug，电网侧电流为ig，逆变器侧电流为i
inv
，电容电流为ic。
[0184]
所述计算模块40，被配置为用于根据获取的当前开关控制周期内变流器输出端的电路参数数值，获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式；
[0185]
所述计算模块40包括电容器的输出电流值计算单元401、开关状态获取单元402、代价函数计算单元403以及最优计算单元404。
[0186]
所述电容器的输出电流值计算单元401，用于根据当前采集时刻的变流器的电路参数数值，计算当前控制周期结束时，变流器的输出直流电容器的输出电流值；
[0187]
具体地，根据图3所述电路，可知：
[0188]
[0189][0190]
ic＝i
g-i
inv
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0191][0192]
公式(1)-公式(4)为图(1)所示系统的基本方程。本发明中ug，ig，i
inv
，v
busp
，v
busn
为直接测量的量，可以根据公式(1)-(4)得频域下ig表达式：
[0193][0194]
其中，变流器侧电压为u
inv
,电网侧电压为ug，电网侧电流为ig，逆变器侧电流为i
inv
，电容电流为ic，l
inv
为变流器侧滤波电感，s表示拉普拉斯算子。
[0195]
为控制电网侧电流的变化率，本发明引入给定变化率因子k
ref
，定义当前控制参考值i
con
,其表达式为：
[0196]icon
＝k
refiref
(1-k
ref
)igꢀꢀꢀ
(6)
[0197]
其中k
ref
的范围为(0,1]。
[0198]
将公式(4)离散化得当前控制周期电容电流值为：
[0199][0200]
为当前控制周期电流参考值；
[0201]
为当前控制周期的电容电流值；
[0202]kref
为引入给定的变化率因子，其范围为(0,1]；
[0203]iref
为电网侧参考电流；
[0204]
ig为电网侧电流；
[0205]
为当前控制周期滤波电容的电压；
[0206]
为上一控制周期滤波电容的电压；
[0207]
ts为控制与采样的周期；
[0208]
c为交流滤波电容；
[0209]
根据计算获得的当前控制周期结束时变流器的直流电容器电压差和输出电流值，滚动代入下一控制周期变流器所有的输出电压状态，预测计算下一控制周期结束时变流器的电容器输出电流；
[0210]
并网变流器的控制目标为使网侧电流ig跟随参考电流为i
ref
，稳态时二者相等。根据公式(1)进行离散化得：
[0211]
[0212][0213]
由式(7)-式(9)得：
[0214][0215]
式(10)即为电容电流的估算表达式。
[0216]
设电网侧电流的估算值为i
gest
，由式(1)可得其离散化后的值为：
[0217][0218]
由式(11)与式(8)可计算得到
[0219]
定义变流器侧参考电流为i
jref
，由式(3)知其离散之后的表达式为：
[0220][0221]
为当前控制周期电网侧的参考电流；
[0222]
为当前控制上一周期电网侧的参考电流；
[0223]
为当前控制上上一周期电网侧的参考电流；
[0224]
lg为滤波电感的电流；
[0225]
为当前控制周期滤波电容的电压；
[0226]
为上一控制周期滤波电容的电压；
[0227]
ts为控制与采样的周期；
[0228]
c为交流滤波电容。
[0229]
所述开关状态获取单元402，用于根据下一控制周期变流器所有的输出电压状态，计算下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态；根据上一时刻和当前时刻采集的变流器输出电压，计算上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态；
[0230]
具体地，通过式(12)将电网侧对给定电流的追踪转变为变流器侧电流对i
jref
的追踪。
[0231]
变流器侧输出电压u
inv
表达式如下：
[0232][0233]
s表示当前电压u
inv
处于把不同的电压下对应的开关状态。
[0234]
定义变流器侧电流变化量为i
invd
，则由式(2)可得其离散化后的表达式为：
[0235]
[0236]
定义变流器侧电流估计值为i
invest
，则其离散化后的表达式为：
[0237][0238]
所述代价函数计算单元403，用于根据预测的下一控制周期结束时变流器的输出电流和直流电容器电流差、下一控制周期每个输出电压状态对应的开关状态、以及上一时刻和当前时刻输出电压状态对应的开关状态，计算下一控制周期每个输出电压状态下的代价函数的数值；
[0239]
具体地，定义代价函数jk，其表达式为：
[0240][0241]
式(16)中右边第一项对应对给定电流的追踪项，第二项与第三项均为控制电流的变化率项，具有抑制谐振的功能，与式(6)相呼应。
[0242]kj1
、k
j2
、k
j3
分别为代价系数，其中k
j1
、k
j2
均为小于1；
[0243]kj1
、k
j2
、k
j3
根据工程具体需求调测，系数越大对谐振的抑制效果越强。右侧第四项为开关频率优化项，代价系数k
j3
越大则变流器的平均开关频率越低。
[0244]
所述最优计算单元404，用于根据最小的代价函数数值对应的变流器输出电压状态为变流器下一开关控制周期的最优问题表达式。
[0245]
具体的，所述获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优问题表达式为：
[0246][0247]
其中，min(jk)代价函数最小值，sk表示当前控制周期的开关状态；
[0248]sk-1
表示上一控制周期的开关状态。
[0249]
所述控制输出模块50，用于被配置为用于根据最优输出电压，计算获得下一开关控制周期内变流器的开关管的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭。
[0250]
由式(17)即可得出变流器当前控制周期的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭，从而完成对变流器的控制。
[0251]
本技术实施例所述并网变流器模型预测控制系统通过定义模块10定义变流器的开关控制周期，代价函数建立模块20根据开关周期确定变流器侧的电压，建立控制变流器的开关器件开关的代价函数；获取模块30获取当前开关控制周期内采集的变流器输出端的电路参数数值；计算模块40根据获取的当前开关控制周期内变流器输出端的电路参数数值，获得代价函数最小时下一开关控制周期的最优输出电压；然后由控制输出模块50根据最优输出电压，计算获得下一开关控制周期内变流器的开关管的开关状态，根据开关状态产生触发信号控制变流器的开关器件的开闭。本技术实施例所述并网变流器模型预测控制系统的控制函数在一阶的前提下，保留了lcl并网变流器模型的动态特性并完成了其基于模型的预测控制，增加了系统的动态特性，并能实现了多个目标的优化。
[0252]
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，这些均属于本发明的保护之内。