【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于变流器环流抑制领域,特别涉及一种基于自冗余状态预测的MMC环流抑制系统及方法。
技术介绍
模块化多电平变流器(ModularMultilevelConverter,简称MMC)由R.Marquardt教授在2001年率先提出,如图1所示,相比于传统的多电平变流器结构,模块化多电平变流器的突出优点包括:1)高度模块化,使得这种变流器可以通过级联模块去实现任何电压等级的应用;2)谐波特性好,由于相同模块的级联,电平数量多,交流输出侧可以不使用滤波器;3)冗余与容错能力强,每个模块的内部结构相同,当大量的模块级联时,每个模块之间可以相互替代,互为冗余。因此它在中压和高压领域有着非常好的应用前景,特别是在高压直流输电和中高压电机驱动领域。由于此种拓扑采用双星型结构,a,b,c相均与直流侧并联,交流输出从每相的中点引出。此种结构将导致直流侧与a,b,c相之间,以及a,b,c相内部之间均存在环流。环流的存在将会增大桥臂电流,引起额外的损耗,而且还会增大电容电压波动。因此MMC的环流抑制方法是模块化多电平变流器研究领域的一个重要课题。MMC内部的环流成分主要包括直流分量和二倍频分量。其中,二倍频分量并不起功率传递的作用,却增大了桥臂电流,加剧了电容电压波动,引起了不必要的功率损耗。因此,环流中二倍频分量是需要被抑制的对象。目前已出现针对模块化多电平变流器环流抑制的方法主要有:1.基于能量差的调制波补偿法。这种方法是根据上、下桥臂的能量差,以及相间能量差,经过差分能量控制器得到用于抑制环流的调制波补偿分量。将这个分量叠加到调制波上再与载波进行比较,从而得到 ...
【技术保护点】
一种基于自冗余状态预测的MMC环流抑制系统,其特征在于:包括上、下桥臂总投入模块数量的计算模块、第一模型预测模块、第二模型预测模块、第一更新模块和第二更新模块;所述上、下桥臂总投入模块数量的计算模块根据外部调制器得到的初始上、下桥臂应投入的模块数量,然后计算上、下桥臂总投入模块数量;如果上、下桥臂总投入模块数量为N时,所述第一模型预测模块工作,否则,第二模型预测模块工作;所述第一模型预测模块用于计算下一时刻单相总投入模块数分别为N,N+2以及N‑2时的环流预测值和代价函数值;所述第二模型预测模块用于计算下一时刻当单相总投入模块数分别为N‑1以及N+1时的环流预测值和代价函数值;所述第一更新模块和第二更新模块分别根据第一模型预测模块和第二模型预测模块计算出的代价函数值进行比较和更新输出上、下桥臂应投入的模块数量。
【技术特征摘要】
1.一种基于自冗余状态预测的MMC环流抑制系统,其特征在于:包括上、下桥臂总投入模块数量的计算模块、第一模型预测模块、第二模型预测模块、第一更新模块和第二更新模块;所述上、下桥臂总投入模块数量的计算模块根据外部调制器得到的初始上、下桥臂应投入的模块数量,然后计算上、下桥臂总投入模块数量;如果上、下桥臂总投入模块数量为N时,所述第一模型预测模块工作,否则,第二模型预测模块工作;所述第一模型预测模块用于计算下一时刻单相总投入模块数分别为N,N+2以及N-2时的环流预测值和代价函数值;所述第二模型预测模块用于计算下一时刻当单相总投入模块数分别为N-1以及N+1时的环流预测值和代价函数值;所述第一更新模块和第二更新模块分别根据第一模型预测模块和第二模型预测模块计算出的代价函数值进行比较和更新输出上、下桥臂应投入的模块数量。2.采用权利要求1所述的基于自冗余状态预测的MMC环流抑制系统的环流抑制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:将从外部调制器得到的初始上、下桥臂应投入的模块数量nap和nan输入给上、下桥臂总投入模块数量的计算模块中进行计算,如果初始上、下桥臂应投入的模块数量nap和nan的和为N时,进入步骤2;否则,进入步骤3;步骤2:第一模型预测模块根据公式和分别计算下一时刻当单相总投入模块数为N,N+2以及N-2三种冗余状态下的环流预测值以及相对应的代价函数值;其中,iz1,iz2,iz3分别表示下一时刻当单相MMC总投入模块数为N,N+2以及N-2三种冗余状态下的环流预测值,Ts表示预测时间间隔,L表示桥臂的缓冲电感值,Udc表示直流侧母线电压值,nap和nan分别表示初始上、下桥臂需要投入的模块数量,和分别表示上、下桥臂中子模块的电容电压平均值,iz(t)表示当前的环流值;iz_ref表示期望的环流值;J1,J2和J3分别表示当单相MMC总投入的模块数为N,N+2和N-2时的代价函数值;然后将计算出的当单相MMC总投入模块数为N,N+2以及N-2三种冗余状态下下一时刻的环流预测值以及相对应的代价函数值输入到第一更新模块;步骤3:第二模型预测模块根据公式iz4=f(N-1)=TsL[12·Udc-nap·u‾cap+nan·u‾can2]+iz(t)iz5=f(N+1)=TsL[12·Udc-(nap+1)·u‾cap+(nan+1)·u‾can2]+iz(t),(nap+nan=N-1);]]>或者和公式分别计算下一时刻当单相MMC总投入N-1和N+1个子模块时的环流预测值以及相对应的代价函数值;其中,nap+nan=N-1表示当前单相...
【专利技术属性】
技术研发人员:张建忠,胡省,徐帅,姜永将,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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