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不对称电压下基于NPC拓扑并网逆变器的模型预测控制研究

651    2019-02-28

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作者:DANIEL Legrand Mon-Nzongo1, 沈学宇1, 魏海斌2, 金涛1

作者单位:1. 福州大学电气工程与自动化学院, 福建 福州 350000;
2. 国网莆田供电公司, 福建 莆田 351100


关键词:NPC并网逆变器;模型预测控制;不对称故障;DDSRF-PLL


摘要:

不对称电压暂降在电网实际运行中时有发生。该文在建立三相三电平中性点嵌位(neutral point clamped,NPC)并网逆变器数学模型基础上,提出一种电力系统发生不对称故障情况下的模型预测控制(model predictive control,MPC)方法。在预测控制方案中无需PI控制器的使用,没有相应的参数需要调节;通过在代价函数中引入附加控制项的权重系数,可有效保持三电平NPC逆变器中性点电压的平衡。最后在Matlab平台对所提控制策略进行验证。仿真结果表明:当系统发生不对称故障时,NPC并网逆变器能够更有效地抑制负序电流和功率震荡。相比于三相二电平逆变器,NPC并网逆变器在负载侧可以获得更好的电能质量。


Model predictive control of NPC grid-connected inverters under unbalanced grids
DANIEL Legrand Mon-Nzongo1, SHEN Xueyu1, WEI Haibin2, JIN Tao1
1. College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350000, China;
2. State Grid Putian Electric Power Supply Company, Putian 351100, China
Abstract: Unbalanced voltage sags often occur during actual power grid operation. Based on the establishment of a three-phase three-level neutral point clamped (NPC) grid-connected inverter mathematical model, a model predictive control (MPC) method is proposed in the case of an asymmetric fault in the power system. There is no need to use the PI controller in the predictive control scheme, and no corresponding parameters need to be adjusted. The neutral point voltage balance of the three-level NPC inverter is effectively maintained by introducing the weight coefficient of the additional control item in the cost function. Finally, the proposed control strategy is verified on the Matlab platform. The simulation results show that the NPC grid-connected inverter can suppress negative sequence current and power oscillation more effectively when asymmetrical fault occurs in the system. Compared with three-phase two-level inverters, NPC grid-connected inverters can achieve better power quality at the load side.
Keywords: NPC grid-connected inverter;MPC;asymmetric fault;DDSRF-PLL
2019, 45(2):139-144,150  收稿日期: 2018-03-20;收到修改稿日期: 2018-04-16
基金项目: 欧盟FP7基金资助项目(909880);国家自然科学基金项目(21573043)
作者简介: DANIEL Legrand Mon-Nzongo (1986-),男,喀麦隆杜阿拉人,博士研究生,专业方向为新能源并网技术
参考文献
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