计算简单，消除梯度更新停滞现象！安徽大学等单位学者提出一种适用于LC滤波型电压源逆变器的无模型预测电压控制策略
Simple calculation, eliminate gradient update stagnation phenomenon! A model free predictive voltage control strategy suitable for LC filtering voltage source inverters proposed by scholars from Anhui University
随着分布式发电、储能以及孤岛微电网系统的快速发展，三相LC滤波型电压源逆变器（VSI）成为了可再生能源系统的关键设备。为了实现期望的输出电压调节，研究人员在实际控制中通常采用多环路线性控制方法，该方法需要设置级联控制回路，导致其动态性能降低，参数调整困难。
近年来，模型预测电压控制（MPVC）因其具有响应速度快、约束处理简单、多目标控制能力强等优点，已广泛应用于VSI控制。基于模型预测电压控制的输出电压性能依赖精确的数学模型，建模的不确定性以及系统参数不可预见的变化会影响其稳态性能。
研究背景
为解决传统模型预测控制在参数失配时预测误差增大的问题，安徽大学、电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室（清华大学）的尹政、胡存刚、芮涛、冯壮壮、陆格野，提出一种适用于LC滤波型电压源逆变器的无模型预测电压控制策略。该方法不依赖于任何系统参数、计算简单，且消除了传统无模型预测中梯度更新停滞现象，改善了输出电压性能。
论文所解决的问题和意义
该策略建立了基于电压和电流双梯度的查询表，通过计算和存储上一时刻应用矢量作用下的电压和电流梯度，并结合当前时刻的采样值，实现未来时刻电压和电流的无模型预测；进一步重构状态空间预测方程，根据应用矢量作用下的电压和电流梯度实时更新未应用矢量的梯度值，保证了梯度的准确性；使用电压和电流双目标的价值函数进行跟踪评估，进而选取下一控制周期最优的矢量。
研究者指出，该方法具有良好的参数鲁棒性，在参数发生变化时显著降低了逆变器输出电压误差，改善了电压质量，并在参数准确的条件下实现了与模型预测电压控制相近的电压性能。该方法提出了一种先进的电压电流梯度更新方法，实时更新所有矢量作用下的电压和电流梯度，消除了停滞现象及其引起的预测尖峰，进一步改善了输出电压质量。
他们表示，后续研究可以将该方法拓展到LCL滤波型电压源逆变器，或通过矢量组合进一步减小电压纹波。
图1 所提策略框图
图2 所提方法的实现过程
图3 LC滤波型电压源逆变器实验平台