安徽工业大学胡雪峰获国家专利权
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龙图腾网获悉安徽工业大学申请的专利一种双目标连续集模型预测功率解耦控制方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119051475B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410978001.7,技术领域涉及:H02M7/5387;该发明授权一种双目标连续集模型预测功率解耦控制方法及系统是由胡雪峰;霍亮;匡荣栋;高庆林;陈彦龙;李艳设计研发完成,并于2024-07-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种双目标连续集模型预测功率解耦控制方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开一种双目标连续集模型预测功率解耦控制方法,属于电力电子变流技术领域;控制方法包括:获取升压电感电流和滤波电感电流离散时刻的数学模型,对数学模型进行离散化处理得到预测模型,并计算下一时刻的电感电流和并网电流预测值;获取升压电感电流和滤波电感电流的控制输入变量,设定价值函数,并通过输入变量和所述预测值,获取升压侧和逆变侧最优导通占空比;设计PI电压外环,获取内环所需的参考值,进行预测误差补偿;基于所述PI电压外环和所述最优占空比,设计电压外环中陷波滤波器、计算参考电流的前馈值以及进行输入电流和输出电流的控制解耦。
本发明授权一种双目标连续集模型预测功率解耦控制方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种双目标连续集模型预测功率解耦控制方法,其特征在于,用于对包含单级式升压光伏逆变电路的并网系统进行解耦控制,包括以下步骤: 获取升压电感电流和并网电流的数学模型,对数学模型进行离散化处理得到预测模型,并计算下一时刻的升压电感电流和并网电流预测值; 获取升压电感电流和并网电流的控制输入变量,设定价值函数,并通过输入变量和所述预测值,获取升压侧和逆变侧最优导通占空比; 设计PI电压外环,获取内环所需的输入电流和输出电流参考值,进行预测误差补偿; 基于所述PI电压外环和所述最优占空比,设计电压外环中陷波滤波器、计算参考电流的前馈值以及进行输入电流和输出电流的控制解耦; 所述单级式升压光伏逆变电路由全桥逆变电路结合双向boost电路,构造成共地式结构,且存在复用开关管;所述单级式升压光伏逆变电路输入侧接入光伏板或直流源,输出侧接入电网; 所述单级式升压光伏逆变电路包括:所述单级式升压光伏逆变电路包括:电路中包含开关管S1-S5、电容C、输入电源Uin、交流源Ug、升压电感Ldc以及滤波电感Lg;开关管S1、S5和S2从上到下依次串联构成一组桥臂;开关管S3和S4从上到下串联构成另一组桥臂;两组桥臂以并联方式构成逆变桥;输入电源Uin的正极直接与升压电感Ldc相连,其负极则与开关管S5的源极相接;带有串联等效电阻RL的升压电感Ldc两端分别连接输入源Uin的正极和开关管S5的漏极;交流源Ug的两端,分别直接连接滤波电感Lg和输入电源Uin的负极;带有串联等效电阻Rg的滤波电感Lg一端连接交流源Ug,另一端与开关管S3的源极相连; 所述数学模型为: 式中,fi1,fi2,fi3分别表示升压电感电流三段变化所对应的斜率,fg1,fg2,fg3分别表示并网电流三段变化所对应的斜率;iL为输入电流,UC为电容C的电压,Uin为输入电压,Uab为桥臂电压,Ug为电网电压,RL为升压电感寄生阻抗,Rg为滤波电感寄生阻抗,ig为并网电流,L为升压电感值,Lg为滤波电感值; 所述升压侧和逆变侧的最优占空比计算式为: 式中,dS5为计算所得开关管S5的最优占空比,d是计算所得在一个周期内并网电流工作在上升区间的最优占空比;iL_ref和ig_ref分别为预测电感电流和并网电流参考值;igk和iLk分别为采样模块在k时刻采样到的并网电流和升压电感电流,Ts为采样周期; 开关管S5的占空比dS5直接由PWM调制模块生成开关管S5的导通信号,由于逆变侧存在正负两个半周的工作周期,对d进行如下处理: 定义两个中间变量d1和d2,如果电网电压Ug0,那么d1=0,d2=d,如果Ug0,那么d1=d,d2=0;这样处理得到的调制信号,d1为开关管S3的占空比,d2为开关管S1的占空比,将占空比d1和d2直接进行PWM调制,得到S1和S3的导通信号,因为S4和S3互补,S2和S1互补,所以得到了逆变侧两个桥臂的所有开关管导通信号; 采用所述PI电压外环进行预测误差补偿的过程包括: 对于输入侧,电压外环用于实现直流输入电压跟随MPPT的参考电压,电压外环PI控制器的输出量即为输入电流的参考值iL_ref; 对于输出侧,电压外环通过控制中间解耦电容C的平均电压UC_ave,保证输入和输出侧的功率平衡和系统不会过调制,当输入功率增加时,电容C的平均电压UC_ave增加,电容电压平均值与电容电压参考值作差,经PI控制器后,再加上由输入功率计算得到的前馈值,输出电流的参考值增加,从而补偿内环输出预测电流的误差值; 当输出侧电压外环的均值电压参考值满足下式时,即可实现输入电流和输出电流的控制解耦: 式中,Ug是电网电压的峰峰值,UC为电容电压的瞬时值,Uin为输入电压。
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