[发明专利]一种基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法

摘要

本发明公开了一种基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法，具体包括以下步骤：首先利用MMC交流输出电流进行无差拍控制，得到上、下桥臂参考投入模块数，然后结合环流电流离散状态方程进行单步环流预测，再选取满足单步预测效果的投入模块数进行多步环流预测，最终求解出桥臂投入模块数的优化解，实现环流电流的多步优化控制，从而有效地抑制环流中的谐波电流；具体包括：交流无差拍控制、环流单步预测和环流多步预测。本发明针对MMC环流谐波电流，采用基于多步模型预测控制方法，利用单步预测得到的优化解构建多步预测的有限控制集，可以大幅减少多步预测所需要的循环预测次数，有效地降低控制器的计算量。

主权项

1.一种基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基于MMC的基本结构，根据KVL和KCL定理，建立如下方程：其中u_pj和u_nj分别为MMC的j相上、下桥臂输出电压，j＝a,b,c；i_pj，i_nj分别为j相上、下桥臂电流；i_diffj和i_j分别为j相的环流与输入电流，L_arm、L_s、R_s分别表示桥臂电感、交流侧电感以及交流侧电阻；U_dc表示直流侧电压，u_c表示子模块电容电压，w＝1,2,3…N，N表示总的子模块数，C_sm表示子模块电容；i_ij表示j相i桥臂的电流；化简后得到MMC交流回路与环流回路的特性方程：2)依据上述特性方程，对交流电流采用无差拍控制方法，得到上、下桥臂参考投入模块数将作为模型预测环流控制的初始控制量；具体实现过程包括：2A)依据特性方程，对交流侧电流采用无差拍控制后得到上、下桥臂的调制信号d_pj、d_nj：其中L_eq＝(L_arm+2L_s)/2，表示k+1时刻的电流指令值，i_j(k)、u_sj(k)分别表示k时刻交流侧输出电流以及电网电压采样值；2B)利用下式得到上、下桥臂参考投入模块数然后定义上、下桥臂参考投入模块数及其邻近的有限投入模块数共同构成有限控制集合D，点集D中的任意一个元素代表着上、下桥臂投入模块数；3)依据所述特性方程，对桥臂环流采取多步模型预测控制，选取满足单步预测环流控制效果的有限控制集进行多步预测环流控制，将得到的上、下桥臂参考投入模块数作用于变换器，最终实现谐波环流最优控制。