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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

基于调制PLPR的噪声抑制预测控制在LC滤波电压源逆变器中的应用

Modulated PLPR-Based Predictive Control With Noise Suppression for LC-Filtered Voltage Source Inverters

作者 Zheng Yin · Fujin Deng · Sahar S. Kaddah · Sayed Abulanwar
期刊 IEEE Transactions on Industrial Electronics
出版日期 2024年8月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 无模型预测控制 LC滤波电压源逆变器 无参数预测参考控制 噪声抑制 参数鲁棒性
语言:

中文摘要

在 LC 滤波电压源逆变器(VSIs)中,调制无模型预测控制(MFPC)会受到噪声影响和参数不匹配的干扰。为提高 MFPC 的噪声抑制能力和参数鲁棒性,本文针对 LC 滤波 VSIs 提出了一种带噪声抑制的调制无参数(PL)预测与参考型预测控制方法(PLPR - PC - NS)。该 PLPR - PC - NS 方法不仅通过测量、更新和滤波所有梯度来获得调制的无参数预测,还利用采样电流和电压之间的相位角差来获得无参数参考。所提出的 PLPR - PC - NS 方法能有效抑制噪声对预测的影响,消除参数对参考的影响,改善 LC 滤波 VSIs 的电容电压。搭建了 LC 滤波 VSIs 的实验样机,以验证所提出的 PLPR - PC - NS 方法的可行性和性能。

English Abstract

The modulated model-free predictive control (MFPC) is affected by the noise effect and the parameter mismatch in LC-filtered voltage source inverters (VSIs). To improve the noise suppression capability and parameter robustness of the MFPC, this article proposes a modulated parameter less (PL) prediction and reference-based predictive control with noise suppression (PLPR-PC-NS) for LC-filtered VSIs, where the proposed PLPR-PC-NS not only obtains the modulated PL-prediction by measuring, updating, and filtering all gradients, but also obtains the PL-reference by using the phase angle difference between sampled current and voltage. The proposed PLPR-PC-NS effectively suppresses noise effect on prediction and eliminates parametric effect on reference, improving the capacitor voltage of LC-filtered VSIs. The experimental prototype of LC-filtered VSIs is built up to verify the feasibility and performance of proposed PLPR-PC-NS.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于PLPR的调制预测控制技术对LC滤波型电压源逆变器具有重要的应用价值。该技术通过无参数预测和噪声抑制机制,直接解决了当前光伏逆变器和储能变流器面临的两大核心痛点:系统参数漂移导致的控制性能下降和现场电磁噪声干扰问题。

对于阳光电源的产品线而言,该技术的应用前景广阔。在大功率光伏逆变器领域,LC滤波器是满足并网标准的关键部件,但滤波电容和电感参数会随温度、老化而变化,传统模型预测控制依赖精确参数建模,在长期运行中控制精度易退化。该技术采用梯度测量和更新的无参数预测方法,配合滤波机制抑制噪声,可显著提升逆变器在全生命周期内的电压质量和并网性能,这对提高系统发电效率和电网友好性至关重要。

在储能系统应用场景中,该技术的抗噪声能力尤为关键。储能变流器需要频繁进行充放电切换,工况复杂,电磁环境恶劣,通过相位角差分法实现无参数参考跟踪,可有效降低对系统建模的依赖,提升控制鲁棒性。

从技术成熟度评估,该方法已完成实验样机验证,具备工程化基础,但在大规模商业化应用前仍需关注计算复杂度对控制器成本的影响,以及在极端电网条件下的适应性验证。建议阳光电源可将此技术纳入下一代高性能逆变器的预研方向,特别是针对高可靠性要求的工商业储能和大型地面电站场景,通过减少现场调试和维护成本,进一步巩固市场竞争优势。