本发明公开了一种并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，包括以下步骤：以一定的时间间隔采集电网三相静止坐标系下的电压eabc、电网三相静止坐标系下的电流iabc及并网逆变器的直流母线电压udc；根据预设的控制方式选取相应的预测功率模型，修正功率直流分量的参考值，并由采集数据计算出当前采集时刻的功率直流分量；根据预测功率模型，计算出空间矢量调制下的若干矢量相应的代价值，确定出最优的矢量来控制并网逆变器。根据本发明实施例至少具有如下有益效果：选择最优开关矢量来控制并网逆变器，控制灵活，可实现不同的控制方式消除相应的特征谐波，在电网不平衡的情况下，有效地改善并网电能质量。
1.一种并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S100，以一定的时间间隔采集电网三相静止坐标系下的电压eabc、电网三相静止坐标系下的电流iabc及并网逆变器的直流母线电压udc，并将eabc和iabc执行两相静止坐标系转换生成相应的eαβ和iαβ，进一步获得两相静止坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量S200，根据消除有功功率振荡选取相应的预测功率模型，修正功率直流分量的参考值，并由采集数据计算出当前采集时刻的功率直流分量，所述步骤S200包括：S210，根据所述预测功率模型修正功率直流分量P'0及Q'0的参考值P'ref及Q'ref，其中，P'0为有功功率直流分量，Q'0为无功功率直流分量，修正方法为：S220，根据所述预测功率模型计算当前采集时刻k的功率直流分量P'0(k)和Q'0(k)：其中，P'0(k)为第k个采样时刻有功功率直流分量计算值，Q'0(k)为第k个采样时刻无功功率直流分量；Pref和Qref为原参考值，eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+jiβ，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量， 为αβ坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量，复数表现形式为：
S300，根据所述预测功率模型，计算出空间矢量调制下的若干矢量相应的代价值，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器，所述步骤S300包括：S310，遍历空间矢量调制下的若干矢量，根据所述预测功率模型计算出功率直流分量的导数dP'0/dt和dQ'0/dt：其中，ω为两相旋转坐标的角速度；
S320，根据所述导数计算出下一采样时刻k+1的功率直流分量预测值 和计算公式为：
其中， 为所述有功功率直流分量预测值， 为所述无功功率直流分量预测值， 和 为选取第i个矢量用于调节有功和无功功率时相应导数dP'0/dt和dQ'0/dt，Ts为单个采样时间间隔；
S330,根据 及 计算所述代价值J，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器，所述代价值J计算公式为：
2.根据权利要求1所述的并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，其特征在于，所述矢量为8个。
3.一种并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S100，以一定的时间间隔采集电网三相静止坐标系下的电压eabc、电网三相静止坐标系下的电流iabc及并网逆变器的直流母线电压udc，并将eabc和iabc执行两相静止坐标系转换生成相应的eαβ和iαβ，进一步获得两相静止坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量S200，根据消除无功功率振荡的控制方式选取相应的预测功率模型，修正功率直流分量的参考值，并由采集数据计算出当前采集时刻的功率直流分量，所述步骤S200包括：S210，根据所述预测功率模型修正功率直流分量P'0及Q'0的参考值P'ref及Q'ref，其中，P'0为有功功率直流分量，Q'0为无功功率直流分量，修正方法为：S220，根据所述预测功率模型计算当前采集时刻k的功率直流分量P'0(k)和Q'0(k)：其中，P'0(k)为第k个采样时刻有功功率直流分量计算值，Q'0(k)为第k个采样时刻无功功率直流分量；Pref和Qref为原参考值，eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+jiβ，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量， 为αβ坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量，复数表现形式为：
S300，根据所述预测功率模型，计算出空间矢量调制下的若干矢量相应的代价值，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器，所述步骤S300包括：S310，遍历空间矢量调制下的若干矢量，根据所述预测功率模型计算出功率直流分量的导数dP'0/dt和dQ'0/dt：其中，ω为两相旋转坐标的角速度；
S320，根据所述导数计算出下一采样时刻k+1的功率直流分量预测值 和计算公式为：
其中， 为所述有功功率直流分量预测值， 为所述无功功率直流分量预测值， 和 为选取第i个矢量用于调节有功和无功功率时相应导数dP'0/dt和dQ'0/dt，Ts为单个采样时间间隔；
S330,根据 及 计算所述代价值J，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器，所述代价值J计算公式为：
4.根据权利要求3所述的并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，其特征在于，所述矢量为8个。
5.一种并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S100，以一定的时间间隔采集电网三相静止坐标系下的电压eabc、电网三相静止坐标系下的电流iabc及并网逆变器的直流母线电压udc，并将eabc和iabc执行两相静止坐标系转换生成相应的eαβ和iαβ，进一步获得两相静止坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量S200，根据消除负序电流的控制方式选取相应的预测功率模型，修正功率直流分量的参考值，并由采集数据计算出当前采集时刻的功率直流分量，所述步骤S200包括：S210，根据所述预测功率模型修正功率直流分量P'0及Q'0的参考值P'ref及Q'ref，其中，P'0为有功功率直流分量，Q'0为无功功率直流分量，修正方法为：S220，根据所述预测功率模型计算当前采集时刻k的功率直流分量P'0(k)和Q'0(k)：其中，P'0(k)为第k个采样时刻有功功率直流分量计算值，Q'0(k)为第k个采样时刻无功功率直流分量；Pref和Qref为原参考值，eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+jiβ，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量， 为αβ坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量，复数表现形式为：
S300，根据所述预测功率模型，计算出空间矢量调制下的若干矢量相应的代价值，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器，所述步骤S300包括：S310，遍历空间矢量调制下的若干矢量，根据所述预测功率模型计算出功率直流分量的导数dP'0/dt和dQ'0/dt：其中，ω为两相旋转坐标的角速度；
S320，根据所述导数计算出下一采样时刻k+1的功率直流分量预测值 和计算公式为：
其中， 为所述有功功率直流分量预测值， 为所述无功功率直流分量预测值， 和 为选取第i个矢量用于调节有功和无功功率时相应导数dP'0/dt和dQ'0/dt，Ts为单个采样时间间隔；
S330,根据 及 计算所述代价值J，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器，所述代价值J计算公式为：
6.根据权利要求5所述的并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，其特征在于，所述矢量为8个。
并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及智能配电领域，特别涉及一种并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法。
背景技术
[0002] 并网逆变器作为电力电子接口设备，在分布式发电系统中有着不可或缺的作用。模型预测功率控制(Model‑Predictive Power Control，MPPC)由于其动态响应快、控制结
构简单，是一种并网逆变器控制策略。然而，当电网发生不平衡故障时，采用传统模型预测
功率控制的并网逆变器会向电网注入大量电流谐波，降低并网电能质量。
发明内容
[0003] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，在电网不平衡的情况下，有效地改善并网电能
质量。
[0004] 根据本发明的第一方面实施例的并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，包括以下步骤：S100,以一定的时间间隔采集电网三相静止坐标系下的电压eabc、电网三相静
止坐标系下的电流iabc及并网逆变器的直流母线电压udc，并将eabc和iabc执行两相静止坐标
系转换生成相应的eαβ和iαβ，进一步获得两相静止坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交
量 S200，根据预设的控制方式选取相应的预测功率模型，修正功率直流分量的参考值，
并由采集数据计算出当前采集时刻的功率直流分量；S300，根据所述预测功率模型，计算出
空间矢量调制下的若干矢量相应的代价值，确定出最优的所述矢量来控制并网逆变器。
[0005] 根据本发明实施例的并网逆变器模型预测功率直流分量控制方法，至少具有如下有益效果：选择最优开关矢量来控制并网逆变器，控制灵活，可实现不同的控制方式消除相
应的特征谐波，在电网不平衡的情况下，有效地改善并网电能质量。
[0006] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S200包括：S210，根据预设的控制方式选取相应的所述预测功率模型；S220，根据所述预测功率模型修正功率直流分量P'0及Q'0的参考值
P'ref及Q'ref，其中，P'0为有功功率直流分量，Q'0为无功功率直流分量；S230，根据所述预测
功率模型计算当前采集时刻k的功率直流分量P'0(k)和Q'0(k)，其中，P'0(k)为第k个采样时
刻有功功率直流分量计算值，Q'0(k)为第k个采样时刻无功功率直流分量。通过当前对功率
直流分量采集计算，可计算出下一采样时刻的预测值。
[0007] 根据本发明的一些实施例，所述步骤S300包括：S310，遍历空间矢量调制下的若干矢量，根据所述预测功率模型计算出功率直流分量的导数dP'0/dt和dQ'0/dt；S320，根据所
述导数计算出下一采样时刻k+1的功率直流分量预测值 和 计算公式为：
[0008]
[0009] 其中， 为所述有功功率直流分量预测值， 为所述无功功率直流分量预测值， 和 为若选取第i个矢量用于调节有功和无功功率时相应导数dP'0/dt和
dQ'0/dt，Ts为单个采样时间间隔；S330,根据 及 计算所述代价值J，确定出最
优的所述矢量来控制并网逆变器，所述代价值J计算公式为：
[0010]
[0011] 根据本发明的一些实施例，所述控制方式包括：消除有功功率振荡、消除无功功率振荡及消除负序电流。三种不同的控制方式，控制灵活，扩大了适用范围。
[0012] 根据本发明的一些实施例，所述控制方式为消除有功功率振荡时，则所述预测功率模型包括：所述步骤S220中的修正公式为：
[0013]
[0014] 所述步骤S230中的计算公式为：
[0015]
[0016] 所述步骤S310中的计算公式为：
[0017]
[0018] 其中，Pref和Qref为原参考值，eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+jiβ，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量， 为αβ坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量，复数
表现形式为： ω为两相旋转坐标的角速度。利用该计算模型，更有效消除了有
功功率振荡。
[0019] 根据本发明的一些实施例，所述控制方式为消除无功功率振荡时，则所述预测功率模型包括：所述步骤S220中的修正公式为：
[0020]
[0021] 所述步骤S230中的计算公式为：
[0022]
[0023] 所述步骤S310中的计算公式为：
[0024]
[0025] 其中，Pref和Qref为原参考值，eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+jiβ，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量， 为αβ坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量，复数
表现形式为： ω为两相旋转坐标的角速度。利用该计算模型，更有效消除了无
功功率振荡。
[0026] 根据本发明的一些实施例，所述控制方式为消除负序电流时，则所述预测功率模型包括：所述步骤S220中的修正公式为：
[0027]
[0028] 所述步骤S230中的计算公式为：
[0029]
[0030] 所述步骤S310中的计算公式为：
[0031]
[0032] 其中，Pref和Qref为原参考值，eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+jiβ，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量， 为αβ坐标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量，复数
表现形式为： ω为两相旋转坐标的角速度。利用该计算模型，更有效消除了负
序电流。
[0033] 根据本发明的一些实施例，所述矢量为8个。
附图说明
[0034] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0035] 图1为本发明实施例的主要步骤流程示意图；
[0036] 图2为本发明实施例的详细步骤流程示意图；
[0037] 图3为本发明实施例的模型预测功率直流分量控制框图；
[0038] 图4为并网逆变器拓扑结构图；
[0039] 图5为本发明实施例的用于有功功率振荡消除的流程图；
[0040] 图6为本发明实施例的用于无功功率振荡消除的流程图；
[0041] 图7为本发明实施例的用于负序电流消除的流程图；
[0042] 图8为本发明实施例的仿真平台拓扑图；
[0043] 图9为本发明实施例的有功功率振荡消除时的波形；
[0044] 图10为本发明实施例的无功功率振荡消除时的波形；
[0045] 图11为本发明实施例的负序电流消除时的波形。
具体实施方式
[0046] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0047] 在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、
第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所
指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
[0048] 参见图1，本发明的实施例中包括以下步骤：S100,以一定的时间间隔采集电网三相静止坐标系下的电压eabc、电网三相静止坐标系下的电流iabc及并网逆变器的直流母线电
压udc，将eabc和iabc执行两相静止坐标系转换生成相应的eαβ和iαβ，进一步，获得两相静止坐
标系下滞后电网电压eαβπ/2角度的正交量 S200，根据预设的控制方式选取相应的预测
功率模型，修正功率直流分量的参考值，并由采集数据计算出当前采集时刻的功率直流分
量；S300，根据预测功率模型，计算出空间矢量调制下的若干矢量相应的代价值，确定出最
优的矢量来控制并网逆变器。
[0049] 参见图2，本发明的实施例中步骤S200包括：S201，根据预设的控制方式选取相应的预测功率模型；S220，根据预测功率模型修正功率直流分量P'0及Q'0的参考值P'ref及Q
'ref，其中，P'0为有功功率直流分量，Q'0为无功功率直流分量；S230，根据预测功率模型计算
当前采集时刻k的功率直流分量P'0(k)和Q'0(k)，其中，P'0(k)为第k个采样时刻有功功率直
流分量计算值，Q'0(k)为第k个采样时刻无功功率直流分量。
[0050] 参见图2，本发明的实施例中的步骤S300包括：S310，遍历空间矢量调制下的若干矢量，根据预测功率模型中相应的公式计算出功率直流分量的导数dP'0/dt和dQ'0/dt；
S320，根据导数计算出下一采样时刻k+1的功率直流分量预测值 和 计算公
式为：
[0051]
[0052] 其中， 为有功功率直流分量预测值， 为无功功率直流分量预测值，和 为若选取第i个矢量用于调节有功和无功功率时相应导数dP'0/dt和dQ'0/dt,Ts为单
个采样时间间隔；S330,根据 及 计算代价值J，确定出最优的矢量来控制并网
逆变器，代价值J计算公式为：
[0053]
[0054] 参见图3，为本发明的实施例的模型预测功率直流分量控制框图，下标abc指三相静止坐标系下的信号,下标αβ指两相静止坐标系下的信号；符号abc→αβ代表信号从三相静
止坐标系变换至两相静止坐标系；e、i分别为电网电压、电流信号，且eαβ＝eα+jeβ，iαβ＝iα+
jiβ，其中，下标α和β分别代表两相静止坐标系下α轴和β轴的信号分量。udc为并网逆变器直
流母线电压；uαβ为udc的复数形式，可写为(uα,uβ)。P'0(k)、Q'0(k)分别为第k时刻功率直流分
量的计算值； 为第k+1采样时刻有功功率和无功功率的预测值；P'ref、Q'ref
为功率直流分量P'0、Q'0的参考值；Pref、Qref为功率直流分量P0、Q0的参考值，其中P0和Q0为推
导出的有功和无功功率的直流分量，P'0、Q'0是为方便后续计算导数对P0、Q0的自定义修正。
Si表示空间矢量调制下的第i个矢量(i＝0–7)。 和 分别表示第i个矢量下功率直流分
量的导数dP'0/dt和dQ'0/dt； 为αβ坐标系下滞后电网电压π/2角度的正交量，即
。图3中的式(X)为说明书中对应编号X的公式。
[0055] 下面，对本实施例方法中出现的计算式给出推导过程；这些推导过程也就是对本发明实施例提出的模型预测功率直流分量控制方法实现三种控制效果(即：有功功率振荡
消除、无功功率振荡消除、负序电流消除)的理论分析过程，包括：推导出功率直流分量表达
式、计算出功率直流分量一阶导数表达式、修正了功率参考表达式。
[0056] A.瞬时有功和瞬时无功功率的构成
[0057] 参见图4，为并网逆变器的拓扑结构，电网电压和电流分别用eabc和iabc表示。逆变器的输出电压为uabc。电网电压和电流eαβ和iαβ是将eabc和iabc通过三相静止到两相静止坐标
变换得到。下标αβ表示两相静止坐标系下的变量。电网电压和电流可用公式(1)表示：
[0058]
[0059] 式(1)中， 和 和 分别表示两相静止αβ坐标下电网电压和电流的正序和负序分量。在旋转dq坐标系下， 和 和 分别代表正序、负序电网电压和电流，ω
为dq坐标系旋转的角速度。
[0060] 公式(1)中的 和 和 可表示为：
[0061]
[0062] 复功率为：
[0063]
[0064] 公式(3)中，i*是i的共轭复数。
[0065] 复功率包括有功功率和无功功率，并可以表示为：
[0066] S＝P+jQ 公式(4)
[0067] 公式(4)中，P为瞬时有功功率，Q为瞬时无功功率。
[0068] 考虑(1)–(4)，式(4)可简化为：
[0069]
[0070] 公式(5)中，P0和Q0是有功和无功功率的直流分量；有功和无功功率的二倍频分量分别为Pc、Ps和Qc、Qs；且P0、Pc、Ps和Q0、Qc、Qs表示为：
[0071]
[0072] 用e┴和i┴表示滞后电网电压、电流π/2角度的正交电压和电流，则有：
[0073]
[0074] 由两相静止坐标系和两相旋转坐标系的位置关系可以得到：
[0075]
[0076] 考虑式(1)、(7)、(8)，式(7)可化为：
[0077]
[0078] 并将式(1)、(9)写成矩阵形式：
[0079]
[0080] 则，式(10)的逆变换为：
[0081]
[0082] 由两相静止坐标系和两相旋转坐标下电压和电流关系，即式(1)，可得：
[0083]
[0084] 将式(11)带入式(12)可得到：
[0085]
[0086] 在两相静止坐标系中，电网电压e和电流i，以及滞后电网电压、电流π/2角度的正┴ ┴
交电压e 和电流i 可表示为：
[0087]
[0088] 联立式(2)、(13)、(14)，并将它们代入式(6)，可得：
[0089]
[0090] 公式(15)中，mx(x＝1、2、3、4)的具体表达式为：
[0091]
[0092] 由公式(5)可知本文将瞬时功率表示成直流分量和二倍频分量叠加的形式；由公式(15)可知瞬时功率的直流分量和二倍频分量与电网电流、电压的关系。因此，在下文中我
们消除有功功率和无功功率振荡的时候，只需要令对应表达式中二倍频分量的系数为零即
可。
[0093] B.有功功率振荡消除(Active‑Power‑Oscillation Cancellation,APOC)
[0094] 当电网电压出现不平衡，且控制算法目标：实现有功功率振荡消除；则可令式(15)中，m1和m2等于零，即有：
[0095]
[0096] 求解(17)，得 和 表达式为：
[0097]
[0098] 将式(18)代入式(15)中P0、Q0的表达式，得：
[0099]
[0100] 式中，P0和Q0是具备APOC作用的功率直流分量。为求功率直流分量导数时便于计算，定义P'0、Q'0：
[0101]
[0102] 进而，式(20)可以简化为
[0103]
[0104] 将P0和Q0的参考值定义为Pref和Qref，则根据式(20)，可通过以下公式计算P'0、Q'0的参考值：
[0105]
[0106] 图4所示的并网逆变器系统中，当忽略电阻R的影响后，电网电流导数为
[0107]
[0108] 式(23)中，u是并网逆变器输出电压的复数形式，两相静止αβ坐标系下，u可写为┴
(uα,uβ),L是常数表示电感。电网电压e以及滞后电网电压π/2角度的正交电压e 的导数为：
[0109]
[0110] 对式(21)求导可得功率直流分量P'0和Q'0的导数为：
[0111]
[0112] 结合式(23)、(24)，式(25)可简化为：
[0113]
[0114] 若选取第i个矢量用于调节有功和无功功率，则式(26)中，dP'0/dt和dQ'0/dt可分别用变量符号 和 表示。在采样时刻k，采样得到当前时刻的电网电压e(k)和电网电流
i(k)，利用式(21)计算出第k时刻的P'0和Q'0，并分别表示为P'0(k)和Q'0(k)。第k+1采样时
刻的有功功率 和无功功率 预测值分别为：
[0115]
[0116] 所提出模型预测功率直流分量控制方案用于有功功率振荡消除时，其代价值J为：
[0117]
[0118] 有功功率振荡消除的流程见图5，采集电网的三相电流电压，并做相应坐标转化，同时也采集并网逆变器母线电压，对原始直流功率分量参考值用公式(22)参考值作相应的
修正，并对公式(21)计算出采样时刻为k的功率直流分量；遍历间矢量调制下的矢量，对不
同电压矢量下的功率直流分量利用公式(26)求相应导数，计算出下一采样时刻k+1的功率
直流分量，获取代价值；通过选取最优代价的矢量来控制并网逆变器来消除有功功率振荡。
[0119] C.无功功率振荡消除(RPOC)
[0120] 当电网电压出现不平衡，且期望实现有功功率振荡消除；则可令式(15)中，m3，m4等于零，即有：
[0121]
[0122] 在两相静止αβ坐标系下，求解式(29)可得 和 表达式：
[0123]
[0124] 将式(30)代入式(15)中的P0、Q0，有功和无功功率直流分量P0和Q0表示为
[0125]
[0126] 为求功率直流分量导数时便于计算，在(31)中，引入P'0和Q'0这2个变量，定义P'0和Q'0为：
[0127]
[0128] 联立式(31)、(32)，式(32)可化简为
[0129]
[0130] 同样地，联立(23)、(24)和(33)，对P'0和Q'0求导可得：
[0131]
[0132] 当选择第i个矢量用于调节并网逆变器的输出功率时，式(34)中，dP'0/dt和dQ'0/dt用变量符号 和 表示。第k+1个采样时刻处的功率直流分量预测值 和
可由式(27)确定。
[0133] P'0和Q'0的参考值用符号P'ref和Q'ref表示，且根据式(32)，P'ref和Q'ref可表示为：
[0134]
[0135] 随后，模型预测功率直流分量控制方案用于控制P'0和Q'0跟踪P'ref和Q'ref，当选择控制方案用于无功功率振荡消除时，其代价值J也为式(21)。
[0136] 无功功率振荡消除的流程示意图见图6，采集电网的三相电流电压，并做相应坐标转化，同时也采集并网逆变器母线电压，对原始直流功率分量参考值用公式(35)参考值作
相应的修正，并对公式(34)计算出采样时刻为k的功率直流分量；遍历空间矢量调制下的矢
量，对不同电压矢量下的功率直流分量利用公式(33)求相应导数，计算出下一采样时刻k+1
的功率直流分量，获取代价值；通过选取最优代价的矢量来控制并网逆变器来消除无功功
率振荡。
[0137] D.负序电流消除(NSCC)
[0138] 由式(11)可知，在两相静止αβ坐标系下，电流正序和负序分量为：
[0139]
[0140] 式(11)中，i是电网电流复数形式，可用(iα，iβ)表示，i┴是滞后电网电流π/2角度的正交电流，用 表示。
[0141] 当电网电压出现不平衡，且期望消除负序电流；可令式(36)中的 等于零，则和 有如下关系：
[0142]
[0143] 将式(37)代入式(15)中P0、Q0的表达式，则功率直流分量P0和Q0为：
[0144]
[0145] 当这种控制方法用于负序电流消除时，由于P0、Q0表达式较为简便，没必要改写P0、Q0来达到便于计算功率直流分量导数的目的。但是为了满足算法的统一格式，我们令P'0、
Q'0分别为P0、Q0，故功率直流分量P'0、Q'0的参考值P'ref、Q'ref分别为Pref、Qref。
[0146] 联立式(23)、(24)和(38)，对P'0和Q'0求导可得：
[0147]
[0148] 当第i个矢量为并网逆变器输出功率控制的最优矢量时，将式(39)中的dP'0/dt和dQ'0/dt用符号 和 表示。第k+1个采样时刻处的功率直流分量预测值 和
可由式(27)确定。
[0149] 当选择所提控制方案用于负序电流消除时，其代价值J也为式(21)。
[0150] 负序电流消除的流程示意图见图7，采集电网的三相电流电压，并做相应坐标转化，同时也采集并网逆变器母线电压，对原始直流功率参考值不作修正，用公式(38)计算出
采样时刻为k的功率直流分量；遍历空间矢量调制下的矢量，对不同电压矢量下的功率直流
分量利用公式(39)求相应导数，计算出下一采样时刻k+1的功率直流分量，获取代价值；通
过选取最优代价的矢量来控制并网逆变器来消除负序电流。
[0151] 下面为本发明的实施例的仿真实验，由MATLAB搭建仿真平台，以证实所提出模型预测功率直流分量控制的有效性。仿真参数由下表1给出。
[0152]
[0153] 仿真中，交流电源的电压由三相电压源eao，ebo和eco组成，并且eao与5Ω的电阻器Rin串联，见图8所示。当开关S打开时，电网电压达到平衡并等于127V；同时，当开关S闭合时，
三相电压为
[0154]
[0155] 控制消除有功功率振荡，采用公式(21)、公式(22)、公式(26)控制并网逆变器时，电网电流和输出功率的波形如图9所示。在电网电压不平衡的情况下，电网电流THD(谐波失
真)为4.4％，无功功率振荡幅度为0.74kVar。THD和无功振荡的幅度相近，实现了有功振荡
消除。在电网电压不平衡的情况下，其电网电流THD远小于传统模型预测功率控制MPPC的
THD。
[0156] 在不平衡电网条件下，控制消除有功功率振荡，采用公式(33)‑(35)选择最优矢量时，输出功率波形如图10所示。其电网电流THD为4.38％，实现了无功率振荡消除。图10中表
示输出有功功率P的振荡幅度为0.82kW。
[0157] 在图11中，当控制负序电流消除时，公式(38)、(39)分别用于获取时刻k的功率直流分量和功率直流分量的导数。当电网发生不平衡故障时，电网电流THD为4.81％，三相电
网电流iabc的有效值分别为8.09A，7.98A和8.08A。在图11中，由于输出功率P和Q与直流分量
P0和Q0之间的两倍频率功率有δP、δQ偏差,故有功和无功功率分别有0.33KW、0.29Kvar的振
荡幅度。
[0158] 如图9～10所示，采用模型预测功率直流分量控制方法时，可以调节功率直流分量P0和Q0以跟踪功率参考值。通过选择不同的控制模式推导出功率直流分量表达式、计算功率
直流分量一阶导数表达式、修正功率参考表达式来实现有功功率振荡消除，无功功率振荡
消除和负序电流消除。
[0159] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作
出各种变化。
