电力论文哪里有？本文引入事件触发机制，验证 ET 机制的稳定性，并根据不等式近似原理推导了 ET 机制的触发边界，提出了 L 型两电平并网逆变器 ET-MPC 策略，并从仿真角度分析了 ET 机制的双变量对 MPC 控制效果的影响。仿真结果表明，在 ET周期等于采样周期的精度条件下，ET-MPC 策略能够在保证系统稳定的同时有效降低功率器件的动作次数；调节系数有效范围较为稳定，不随采样周期明显变化；与此同时，ET-MPC 策略也具有良好的暂态响应特性。
1 绪论
1.1 研究背景与意义
面对传统能源和诸如气候变化等环境矛盾日益尖锐的当今社会，能源产业架构和消费方式的转型升级已步入用户生活的方方面面，并影响着人们的生活质量。十九大以来，在政府的坚强领导下，作为一个负责任的制造和消费大国，中国在推动绿色能源和节能减排所做出的努力和贡献始终走在世界前列。对于人口稠密的亚洲地区而言，高层建筑作为能源消费的集中场所，展现出复杂且多样的特点。因此构建绿色低碳建筑对于能源消费形式的转型升级具有重要的价值。中国政府非常重视并积极参与绿色建筑建设，在已完成的“十三五”规划中，建筑节能与绿色建筑发展的总体目标是：建筑节能标准加快提升；城镇新建建筑中，绿色建筑推广比例大幅提高；既有建筑节能改造有序推进；可再生能源建筑应用规模逐步扩大；农村建筑节能实现新突破。我国建筑总体能耗强度持续下降；建筑能源消费结构逐步改善；建筑领域绿色发展水平明显提高。具体目标是：到 2020 年，城镇新建建筑能效水平比 2015 年提升 20%；部分地区及建筑门窗等关键部位建筑节能标准达到，或接近国际现阶段先进水平；城镇新建建筑中绿色建筑面积比重超过 50%，绿色建材应用比重超过 40%；完成既有居住建筑节能改造面积 5 亿平方米以上，公共建筑节能改造 1 亿平方米，全国城镇既有居住建筑中节能建筑所占比例超过60%；城镇可再生能源替代民用建筑常规能源消耗比重超过 6%；经济发达地区及重点发展区域农村建筑节能取得突破，采用节能措施比例超过 10%等[1]。在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》中也提到，加快推动绿色低碳发展；发展绿色建筑，开展绿色生活创建活动；降低碳排放强度，支持有条件的地方率先达到碳排放峰值，制定二〇三〇年前碳排放达峰行动方案[2]。
3 两电平并网逆变器 MPC 策略
3.1 MPC 数学建模
由于并网逆变器网侧电压为理想的交流电网电压，因此为了充分展现两种策略的控制效果，稳态对比的目标主要为以下两大方面，即网侧电流的幅值、频率、相位及 THD 含量以及电压与电流之间的频率及相位对应情况（以 A 相为例。
为充分展现 PI 控制和 MPC 策略下两电平并网逆变器网侧电流的暂态效果，在 1s 的仿真时间内将参考电流幅值做出如下改变：在 0.3s 时刻将参考电流幅值从 6A 突增为 10A；并在 0.6s 时刻将参考电流幅值从 10A 突减为 6A。
为了便于进一步理解，我们以某个具体的非零开关状态为例进行说明。假设 k 时刻系统的开关状态为（100），则k+1时刻的备选矢量可能有动作次数为0的1个开关状态（100）、动作次数为 1 的 2 个开关状态（110, 101）、动作次数为 2 的 3 个开关状态（111, 001, 010）以及动作次数为 3 的 1 个开关状态（011）等。根据动作次数确定备选矢量的范围，最优的结果是保证系统性能的同时，功率器件的开关频率为最低。
5 实验系统设计与结果分析
5.1 系统延时的补偿
前述章节对 L 型两电平并网逆变器的 ET-MPC 策略进行了理论建模，并从稳态暂态的角度与通过 MPC 代价函数的传统降频策略进行了仿真对比和分析。引入事件触发机制的 MPC 策略能够实现在保证系统稳定运行的基础上有效降低功率器件的开关频率；调节系数有效范围较为稳定，且在保持采样精度和稳态性能不变的前提下，与传统降频策略相比拥有更宽的调节范围。这表明 ET-MPC 策略稳定性更强、便于实验开展且经济性好。因此本章将以 L 型两电平并网逆变器为例开展 ET-MPC 策略的实验验证。
实验中实际的采样和控制器的处理系统会给控制策略带来不可避免的延迟，影响系统的控制效果，因此需要对两电平并网逆变器的 MPC 算法增加必要的延时补偿[56-59,67]。常用的补偿方法[67]如图 5-1 所示。
对比图 5-1 中的两种补偿机制可以看出，简化的两部预测方法能够在保证预测精度的基础上显著降低处理器的计算量。因此，本文采取简化的两部预测方法，即在每个循环周期均沿用 k + 1 预测时刻的开关矢量进行 k + 2 时刻预测，并与 k + 2 时刻参考值的估计值进行代价优化，并最终选择最优的开关矢量作用于功率开关设备。
5.2 模块电路设计与实验平台展示
5.2.1 逆变器控制模块设计
为了简化控制系统的操作过程和难度，本文采用基于快速模型设计的硬件在环系统，即 TYPHOON HIL 控制系统代替 DSP 系统充当实验的控制模块。通过模拟量输入和数字量输出端口衔接逆变器采样、主电路和驱动电路的硬件模块，用户仅通过控制 TYPHOON HIL 上位机界面的仿真模型即可轻松控制硬件电路，实现实时在线的硬件在环设计。
功率器件驱动模块主芯片采用 ACPL-333J 以及 IXD_609SI，外围电路如图 5-3 所示。ACPL-333J 是一种具有 2.5A 输出电流，易于使用的智能栅极驱动光耦合器，集成了去饱和检测、欠压锁定故障状态反馈、主动米勒箝位和自动故障复位等诸多功能且具有较好的经济性[68]。IXD_609SI 芯片输出可提供和吸收 9A 峰值电流，而产生的上升和下降时间小于 45ns[69]。在本节中被用于增强 ACPL-333J 芯片的驱动能力。外围电路中上拉电阻和旁路电容多用于电压箝位，限流和滤波等功能。而 MGJ2D051505SC 电源芯片用于产生满足上述高速栅极驱动芯片正常工作所需要的供电电压。
6 总结与展望
6.2 展望
本课题仍有较大的研究方向和价值供后续科研人员开展，具体如下：
（1） 本文 MPC 策略采用传统基于单电压矢量合成的 SVPWM 调制方式，这会造成 SVPWM 开关频率不固定，给实验开展加大了一定的困难，后续可从改进 SVPWM 调制方法入手，使其具有固定的开关频率，以便更清晰地体现 ET 机制的调节效果；
（2） 本文 ET-MPC 策略亦可用于更高频，高功率密度场合，其降低不必要的开关次数和开关损耗的功能将会体现更明显的经济性。因此后续可将 ET-MPC 策略应用于MMC 等多电平，多功率器件场合以及隔离型 DC-DC 变换器等高开关频率场合；
（3） 本文 ET 机制的误差上限采用不等式近似原理推导，虽然简化了推导难度但也忽略了一些限制条件，后续期待更精确的推导方法。
参考文献（略）
