本发明属于交直流混联微电网领域，尤其涉及一种交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法与系统。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
2、随着可再生能源大规模接入交直流混联微电网，其发电的随机性和波动性给系统安全稳定运行带来了新的挑战。互联变流器的拓扑结构和控制方法对系统的稳定运行起着至关重要的作用。目前由于电动汽车等柔性负荷的多样化，传统单级式互联变流器已不能满足系统更高的控制运行需求。一方面，使用单级式互联变流器直接连接交直流微电网会引入环流功率，另一方面，由于负荷的电压等级各不相同，单级式互联变流器存在直流电压的匹配问题。针对上述问题，由dab和三相vsc级联组成的双级式互联变流器被提出，该拓扑具备高频电气隔离、高功率密度、直流电压可调等优点，是交直流混联微电网的重要组成部分。然而，新能源发电的波动性使得新型电网中各类源荷投切频繁，工况复杂多变。这就要求变流器设备具备良好的动态性能，实现迅速且稳定无误差的工况转换，否则各类复杂工况将对整个系统的稳定运行造成严重损害。
3、针对上述问题，现有技术提出了一系列两级式互联变流器的动态性能优化控制方法。两级式互联变流器控制模块主要包括前级dab控制模块与后级三相vsc控制模块。目前，前级dab控制模块多采用有限集模型控制(finite control set model predictivecontrol,fcs-mpc)。其基本思想为：分析双有源桥变换器工作原理，建立变换器输出电压预测方程。在每个控制周期内，按控制器最小周期设置移相比变化间隔。将所有可能的移相比值代入电压预测方程中，并将所有代入值分别与输出电压参考值比较，选择误差最小的移相比值作为最优移相比输出。对于后级三相vsc控制模块目前主要采用下垂控制实现直流电至交流电的能量转换。该控制模块包含功率外环和电压电流内环，基于下垂控制的功率外环产生电压参考值，基于电压电流双闭环的内环控制追踪外环参考，最终得到三相vsc的开关信号。
4、但是，对于前级dab控制模块，采用fcs-mpc在每一个控制周期内都需要进行大量复杂的计算，这严重影响了系统动态性能的进一步优化。此外，fcs-mpc并未考虑双有源桥变换器的实际输出电压波形，导致最终输出电压平均值与输出电压参考值间存在稳态误差，严重影响了变换器的输出精度，甚至会导致整个系统失稳。对于后级三相vsc控制模块，由于下垂控制不具备惯量支撑能力，无法平抑因负荷投切等扰动引起的交流微电网频率波动，较大的频率偏差和频率变化率容易引起分布式电源的脱网，增加停电的风险。
技术实现思路
1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法与系统，其通过引入模型预测控制策略，可显著提升变换器的动态响应速度。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明的第一个方面提供了一种交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法。
4、其中，互联变流器为两级式互联变流器，由采用公共电容耦合的前级双有源桥式(dual active bridge,dab)变换器与后级三相电压源型变流器(voltage sourceconverter,vsc)级联构成；所述交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，包括：
5、基于前级双有源桥式变换器当前时刻的输入电压、输出电压、输出电流以及前一时刻的最优移相比数据，采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据，并作用于前级双有源桥式变换器，以维持输出公共电容电压的稳定；
6、将公共电容电压作为后级三相电压源型变流器的输入，基于有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量，并作用于后级三相电压源型变流器，以实现对交流微电网系统频率的支撑。
7、作为一种实施方式，采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据的步骤为：
8、利用前级双有源桥式变换器当前时刻的输入电压、输出电压、输出电流以及前一时刻的最优移相比数据，计算得到下一时刻的输出电压模型预测值与输出电压误差值；
9、将下一时刻的输出电压误差值与输出电压参考值相加，得到下一时刻的输出电压无差参考值；
10、利用下一时刻的输出电压模型预测值与输出电压无差参考值，利用模型预测控制方法得到当前时刻的最优移相比。
11、作为一种实施方式，基于有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量的步骤为：
12、计算后级三相电压源型变流器的输出有功功率与无功功率；
13、基于输出有功功率与无功功率，得到角频率参考值及电压幅值参考值；
14、利用角频率参考值与电压幅值参考值，合成后级三相电压源型变流器的输出电压参考值；
15、根据前级双有源桥式变换器的输出电压，得到不同开关状态下的后级三相电压源型变流器的输出电压；
16、利用有限集模型预测控制方法对后级三相电压源型变流器的输出电压与其输出电压参考值进行处理，得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量。
17、作为一种实施方式，基于输出有功功率，结合功频调节与机械转子运动方程，计算得到角频率参考值。
18、作为一种实施方式，基于无功功率，结合后级三相电压源型变流器的电压下垂方程，计算得到电压幅值参考值。
19、本发明的第二个方面提供了一种交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制系统。
20、其中，互联变流器为两级式互联变流器，由采用公共电容耦合的前级双有源桥式变换器与后级三相电压源型变流器级联构成；所述交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制系统，其包括：
21、前级控制模块，其用于基于前级双有源桥式变换器当前时刻的输入电压、输出电压、输出电流以及前一时刻的最优移相比数据，采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据，并作用于前级双有源桥式变换器，以维持输出公共电容电压的稳定；
22、后级控制模块，其用于将公共电容电压作为后级三相电压源型变流器的输入，基于有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量，并作用于后级三相电压源型变流器，以实现对交流微电网系统频率的支撑。
23、作为一种实施方式，在所述前级控制模块中，采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据的步骤为：
24、利用前级双有源桥式变换器当前时刻的输入电压、输出电压、输出电流以及前一时刻的最优移相比数据，计算得到下一时刻的输出电压模型预测值与输出电压误差值；
25、将下一时刻的输出电压误差值与输出电压参考值相加，得到下一时刻的输出电压无差参考值；
26、利用下一时刻的输出电压模型预测值与输出电压无差参考值，利用模型预测控制方法得到当前时刻的最优移相比。
27、作为一种实施方式，在所述后级控制模块中，基于有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量的步骤为：
28、计算后级三相电压源型变流器的输出有功功率与无功功率；
29、基于输出有功功率与无功功率，得到角频率参考值及电压幅值参考值；
30、利用角频率参考值与电压幅值参考值，合成后级三相电压源型变流器的输出电压参考值；
31、根据前级双有源桥式变换器的输出电压，得到不同开关状态下的后级三相电压源型变流器的输出电压；
32、利用有限集模型预测控制方法对后级三相电压源型变流器的输出电压与其输出电压参考值进行处理，得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量。
33、本发明的第三个方面提供了一种计算机可读存储介质。
34、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法中的步骤。
35、本发明的第四个方面提供了一种控制器。
36、一种控制器，包括存储器及存储在存储器上并可在控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述程序时实现如上述所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法中的步骤。
37、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
38、本发明针对前级双有源桥式变换器，采用采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据，实现了消除输出电压稳态误差与提升动态响应的兼顾；
39、对于后级三相电压源型变流器，将公共电容电压作为后级三相电压源型变流器的输入，采用有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量，显著增强了系统的惯量阻尼支撑能力；
40、有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法还具有如下优点：当交流微电网有功备用容量不足以抵消有功功率缺额时，这样后级三相电压源型变流器控制可利用直流微电网中富余的有功功率作为系统惯量来源，缓解了交流微电网系统的频率波动，增强了系统的频率稳定性；利用有限集模型预测控制代替传统电压电流双闭环控制，显著提升了系统的动态响应速度。
41、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
1.一种交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，其中，互联变流器为两级式互联变流器，由采用公共电容耦合的前级双有源桥式变换器与后级三相电压源型变流器级联构成；所述交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，其特征在于，采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据的步骤为：
3.如权利要求1所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，其特征在于，基于有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量的步骤为：
4.如权利要求3所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，其特征在于，基于输出有功功率，结合功频调节与机械转子运动方程，计算得到角频率参考值。
5.如权利要求3所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法，其特征在于，基于无功功率，结合后级三相电压源型变流器的电压下垂方程，计算得到电压幅值参考值。
6.一种交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制系统，其中，互联变流器为两级式互联变流器，由采用公共电容耦合的前级双有源桥式变换器与后级三相电压源型变流器级联构成；所述交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制系统，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制系统，其特征在于，在所述前级控制模块中，采用无输出电压误差预测控制方法计算得到当前时刻的最优移相比数据的步骤为：
8.如权利要求6所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制系统，其特征在于，在所述后级控制模块中，基于有限集模型预测控制的虚拟同步发电机控制方法计算得到后级三相电压源型变流器的最优开关矢量的步骤为：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法中的步骤。
10.一种控制器，包括存储器及存储在存储器上并可在控制器上运行的计算机程序，其特征在于，所述控制器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的交直流混联微电网的互联变流器模型预测控制方法中的步骤。
