[发明专利]链式SVG的基于模型预测控制的混合式分散控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种链式SVG的基于模型预测控制的混合式分散控制系统及方法，包括：中央控制器，所述中央控制器包括能够进行并行通信的通信节点，所述通信节点的数目不小于每一相中含有的功率模块数目；每一个通信节点分别与A，B，C三相的功率模块单元进行通信；中央控制器向A，B，C三相的功率模块单元分别发送控制信号，每一相中接收到控制信号功率模块单元读取中央处理器所给的指令，再将该控制信号发送给下一个相邻的功率模块单元，依次类推，直到所有的功率模块单元都接收到控制指令。本发明能够有效减小通讯时延，并且降低中央控制器的计算难度，更加利用工业实现。

技术领域

本发明涉及电力电子控制技术领域，尤其涉及一种链式SVG的基于模型预测控制的混合式分散控制系统及方法。

背景技术

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。

级联H桥型功率变换器由于其可扩展性，在大功率工业领域得到了广泛关注。在电机驱动领域，级联H桥型功率变换器直流侧需要移相变压器来提供隔离直流电源，进而造成整个功率变换器体积大、费用高。但是，在SVG领域，笨重的移相变压器可以被先进的直流电压控制策略所取代。因此，级联H桥型功率变换器在SVG领域有着广阔的应用前景。

参照图1，链式SVG每一相都是由多个结构完全一样的功率模块单元组成，N个功率模块单元叠加电压进而实现电压等级的抬升，同时多电平叠加能够保证良好的输出波形，大幅度降低输出电压的谐波含量。但是，由于链式SVG中存在众多功率模块单元，其控制策略显得尤为关键。发明人发现，当前主要存在两种控制架构：集中式控制和分布式控制。在集中式控制中，系统需要具备一个运算能力强大的中央处理器，这无疑会增加系统成本。并且，该控制结构的模块化以及可扩展性很差。对于分布式控制来说，主要有三种典型方式：星型结构的分布式控制，总线型的分布式控制以及环形的分布式控制。在星型结构的分布式控制中，中央控制器需要具备大量的点对点通信线与接口，进而导致中央处理器运算压力大，存在溢出的危险。在总线型分布式控制当中，中央控制器与分布式控制器的通信是基于问答机制。这将会导致故障响应周期长，严重影响设备的安全稳定运行。在环形的分布式控制系统当中，传输延时问题相对严重。严重情况下，将会导致系统运行不稳定。同时，也会造成系统故障响应不及时。除此之外，对于链式SVG的直流电压控制，传统的PI控制动态响应慢。预测控制因其动态响应快得到了研究者的注意，但是在预测控制当中，输出与给定之间存在一定的误差，严重影响系统的控制精度。

发明内容

针对现有链式SVG控制技术存在的不足，本发明提出了一种链式SVG的基于模型预测控制的混合式分散控制系统及方法，既能降低中央控制器的计算负担、减小分布式控制器与中央控制器之间的通信延时，又能提高系统的动态响应与控制精度。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种混合式分散控制系统，包括：中央控制器，所述中央控制器包括能够进行并行通信的通信节点，所述通信节点的数目不小于每一相中含有的功率模块单元数目；每一个通信节点分别与A，B，C三相的功率模块单元进行通信；

中央控制器向A，B，C三相的功率模块单元分别发送控制信号，每一相中接收到控制信号功率模块单元读取中央处理器所给的指令，再将该控制信号发送给下一个相邻的功率模块单元，依次类推，直到所有的功率模块单元都接收到控制指令。

进一步地，系统上电时自动检测中央控制器与各功率模块单元之间的通讯时延，针对不同功率模块单元，提前不同时间发送控制数据，使得各功率模块单元能够在同一时间接收到中央控制器的控制信号。

在另外一些实施方式中，公开了如下技术方案：

一种链式SVG的基于模型预测控制的混合式分散控制方法，该方法在中央控制器中实现，包括：