[发明专利]一种基于两步模型预测控制的MMC桥臂电流控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于两步模型预测控制的MMC桥臂电流控制方法，其特征在于，包括两步预测：

第一步预测：对MMC上、下桥臂的数学模型进行差分离散化，得到上、下桥臂第一预测电流；所述上、下桥臂第一预测电流i_{pj_pre1}(k+1|k)、i_{nj_pre1}(k+1|k)，如下式：

其中，p和n分别表示上桥臂和下桥臂，j＝a，b，c；i_{pj_pre1}(k+1|k)、i_{nj_pre1}(k+1|k)代表上、下桥臂第一预测电流，R_f为桥臂等效电阻、L_f为桥臂电感、T_s为控制周期，u_refpj(k-1)、u_refnj(k-1)为k-1控制周期输出的上、下桥臂电压指令值，i_pj(k)、i_nj(k)代表k控制周期上、下桥臂电流采样值，u_oj(k)代表k控制周期并网点电压采样值、U_dc(k)代表k控制周期直流侧母线电压采样值；

基于第一步预测的上、下桥臂代价函数，求解第一步预测的上、下桥臂最优电压增量；所述第一步预测的上、下桥臂代价函数J_p1(k)、J_n1(k)，如下式：

所述第一步预测的上、下桥臂最优电压增量Δu_refpj(k)、Δu_refnj(k)，如下式：

其中，i_{pj_pre2}(k+1|k)、i_{nj_pre2}(k+1|k)代表上、下桥臂第二预测电流，i_refpj(k+1)、i_refnj(k+1)为k+1控制周期上、下桥臂电流的指令值；

所述上、下桥臂第二预测电流i_{pj_pre2}(k+1|k)、i_{nj_pre2}(k+1|k)，如下式：

其中，i_{pj_pre1}(k+1|k)、i_{nj_pre1}(k+1|k)为上、下桥臂第一预测电流，Δu_refpj(k)、Δu_refnj(k)为第一步预测的上、下桥臂最优电压增量，L_f为桥臂电感，T_s为控制周期；

将所述第一步预测的上、下桥臂最优电压增量与上一控制周期输出的上、下桥臂电压指令值相加，得到第一步预测的上、下桥臂电压指令值；

第二步预测：基于上、下桥臂第一预测电流和第一步预测的上、下桥臂电压指令值，计算上、下桥臂第三预测电流；所述上、下桥臂第三预测电流i_{pj_pre1}(k+2|k+1)、i_{nj_pre1}(k+2|k+1)，如下式：

其中，p和n分别表示上桥臂和下桥臂，j＝a，b，c；i_{pj_pre1}(k+2|k+1)、i_{nj_pre1}(k+2|k+1)代表上、下桥臂第三预测电流，R_f为桥臂等效电阻、L_f为桥臂电感、T_s为控制周期，u_refpj(k)、u_refnj(k)为k控制周期输出的上、下桥臂电压指令值，i_{pj_pre1}(k+1|k)、i_{nj_pre1}(k+1|k)为上、下桥臂第一预测电流，u_oj(k)代表k控制周期并网点电压采样值、U_dc(k)代表k控制周期直流侧母线电压采样值；

基于第二步预测的上、下桥臂代价函数，求解第二步预测的上、下桥臂最优电压增量；所述第二步预测的上、下桥臂代价函数J_p2(k)、J_n2(k)，如下式：

所述第二步预测的上、下桥臂最优电压增量Δu_refpj(k+1)、Δu_refnj(k+1)，如下式：

其中，i_{pj_pre2}(k+2|k+1)、i_{nj_pre2}(k+2|k+1)代表上、下桥臂第四预测电流，i_refpj(k+2)、i_refnj(k+2)为k+2控制周期上、下桥臂电流指令值；

所述上、下桥臂第四预测电流i_{pj_pre2}(k+2|k+1)、i_{nj_pre2}(k+2|k+1)，如下式：

其中，i_{pj_pre1}(k+2|k+1)、i_{nj_pre1}(k+2|k+1)为上、下桥臂第三预测电流，Δu_refpj(k+1)、Δu_refnj(k+1)为第二步预测的上、下桥臂最优电压增量，L_f为桥臂电感，T_s为控制周期；

将第二步预测的上、下桥臂最优电压增量与第一步预测的上、下桥臂电压指令值相加，得到第二步预测的上、下桥臂电压指令值；

将第二步预测的上、下桥臂电压指令值作为当前控制周期输出的上、下桥臂电压指令值，输入至调制单元中，得到驱动信号控制MMC的桥臂电压，从而实现桥臂电流的控制。