技术特征：
1.基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤包括：步骤1：虚拟同步机根据下垂控制原理输出k时刻的电压给定值v(k)，并通过定子电压方程得出电流给定值i
*
(k)，同时采集得出并网电流采样值i(k)和并网电压采样值e(k)；步骤2：通过k时刻的电流给定值i
*
(k)预测出k+1时刻电流参考值i
*
(k+1)；步骤3：获取三电平变换器的输出电压并分为p组不同状态的电压矢量u(k)，每个电压矢量都有不同的开关序列；步骤4：根据电压给定值v(k)和p个电压矢量u(k)作差值比较，筛选出p组电压矢量u(k)中离电压给定值v(k)最接近的q组，并将这q组作为新的逆变器输出电压向量u
i
(k)，作为双环模型预测的电压环，实现分步骤控制中的电压控制；步骤5：根据k时刻的并网电流采样值i(k)、并网采样电压值e(k)和电压矢量u(k)，计算k+1时刻采样电流预测值i(k+1)，作为模型预测控制下的电流环，实现分步骤控制中的电流控制；步骤6：根据k+1时刻电流参考值i
*
(k+1)、电压矢量u(k)和并网电流采样值i(k)，计算k时刻参考电压值u
*
(k)；步骤7：根据逆变器的中点电流计算k+1时刻的中点电压变化量δv
np
(k+1)；步骤8：根据k+1时刻中点电压变化量δv
np
(k+1)、逆变器输出电压向量u
i
(k)及k时刻参考电压值u
*
(k)，通过价值函数g
min
计算出参考电压值和电压向量差值最小时的价值函数，选取最小价值函数时的逆变器输出电压向量u
i
(k)，并输出u
i
(k)的开关序列；步骤9：依据步骤8的开关序列给予逆变器选通脉冲。2.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤1中测出电流给定值i
*
(k)，具体步骤如下：步骤101：通过电压型虚拟同步机的有功功率控制部分计算出输出的电压给定值v(k)的相角θ，通过电压型虚拟同步机的无功功率控制部分计算出输出的电压给定值v(k)的电压幅值e，得出v(k)在αβ轴坐标系下的数学表达式；步骤102：将输出的电压给定值v(k)通过定子电压方程转换为线电流即电流给定值i
*
(k)。3.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤2的预测计算方法为：假定电流给定值和电压给定值是恒定的正弦波，根据正弦波在k时刻的值预测出k+1时刻的值。4.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤3中的电压矢量u(k)的p组为27组，27个输出的电压矢量u(k)总共有3种不同的值，分别为-0.5vdc、0、0.5vdc。5.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤4中，q组为12组；输出电压向量u
i
(k)的步骤如下：步骤401：计算27组电压矢量u(k)与电压给定值v(k)的27个不同的差值δu
i
，其中i∈{1，2，3
…
27}：δu
i
＝|v(k)-u(k)|步骤402：取最小的12组δu
i
，并将取得这12组差值δu
i
的12个u(k)归为新的逆变器输出电压向量u
i
(k)：
其中，为u1(k)与u(k)的补集，为u1(k)与u2(k)并集后与u(k)的补集，同理，为u1(k)与u2(k)...u
12
(k)并集后与u(k)的补集。双环模型预测方法下要求分步骤控制输出电压和输出电流，这组u
i
(k)便作为其中输出电压控制步骤的输出结果。6.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤5中，计算电流预测值i(k+1)的方法如下：式中，i(k+1)为预测得到的k+1时刻的电流预测值，i(k)表示步骤1的并网采样电流值，u(k)表示步骤3中逆变器输出的电压矢量，e(k)表示步骤1的并网采样电压值，t
s
为离散周期即采样周期，l为三电平逆变器交流侧滤波电感的感值，r表示滤波电感的等效电阻值。7.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤6中，k时刻参考电压值u
*
(k)计算方法具体如下：其中，i
*
(k+1)为步骤2的k+1时刻电流参考值、u(k)为步骤3的电压矢量、i(k)为步骤1的并网电流采样值。8.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤7中，k+1时刻的中点电压变化量δv
np
(k+1)计算方法为：其中，三电平逆变器每相电压的输出电平状态由表示；其中，s
a
(k)表示k时刻a相电压的输出电平状态，s
b
(k)表示k时刻b相电压的输出电平状态，s
c
(k)表示k时刻c相电压的输出电平状态；i
a
(k)表示k时刻a相输出电流，i
b
(k)表示k时刻b相输出电流，i
c
(k)表示k时刻c相输出电流；c为直流母线电容容值，t
s
表示采样周期。9.根据权利要求1所述的基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，其特征在于：步骤8具体包括：步骤801，根据步骤7的中点电压变化量δv
np
(k+1)、步骤2中的k+1时刻电流参考值i
*
(k
+1)、步骤5中的k+1时刻电流预测值i(k+1)，计算价值函数为：g
min
＝min(i(k+1)-i
*
(k+1))+λ|δv
np
(k+1)|其中，λ为δv
np
(k+1)权重系数；步骤802，根据步骤7，i(k+1)-i
*
(k+1)简化为u(k)-u
*
(k)，则价值函数为：g
min
＝min(u(k)-u
*
(k))+λ|δv
np
(k+1)|步骤803，根据步骤4，用u
i
(k)代替u(k)，根据k时刻参考电压值u
*
(k)，计算价值函数为：g
min
＝min(u
i
(k)-u
*
(k))+λ|δv
np
(k+1)|步骤804，选取g
min
最小时的逆变器输出电压向量u
i
(k)，其开关序列便为此时所采用的开关序列。
技术总结
本发明涉及电力电子变换控制技术领域，尤其涉及一种基于虚拟同步机的三电平并网逆变器的双环模型预测方法，通过VSG给定电流值及电压值计算出k+1时刻电流参考值；通过电压给定值筛选出三电平变换器输出的27个电压矢量中合适的电压向量；根据并网电流采样值和电压矢量计算k+1时刻电流预测值；根据k+1时刻电流预测值计算k时刻参考电压值，通过中点电压变化量、电压向量和参考电压值通过价值函数计算出差值最小的价值函数对应的序列，并输出开关状态。本发明输出稳定，产生的更低的总谐波失真。真。真。
技术研发人员：吴馥云 黄宇轩 陆朱卫 陈海霞 吕建国
受保护的技术使用者：三江学院
技术研发日：2022.05.25
技术公布日：2022/9/6