一种基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术针对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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法
本专利技术专利涉及一种基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法。
技术介绍
模块化多电平换流器具有模块化设计、高效率、低谐波输出等优点，在高压直流输电(highvoltagedirectcurrent，HVDC)、静止无功补偿以及电机驱动等领域都对其进行了广泛的研究。模块化多电平变换器结构的特殊性使得相间环流抑制与子模块电容电压稳定成为各类控制方法的难点。模型预测控制作为一种先进的非线性控制优化方法，无需对控制参数进行整定，动态响应快，能够消除系统本身带来的非线性影响，在处理非线性有约束多目标优化问题时具有很大优势。有限控制集的模型预测控制(finitecontrolsetMPC，FCS-MPC)方法是通过构建基于被控量的多目标优化函数，利用滚动优化选取一组使优化函数值最小的开关组合在下一控制周期作用于变换器。这种基于单步计算的模型预测控制由于每次选取的最优开关组合状态能保证被控量在接下来一个控制周期取得最优，而忽视了其他开关组合状态对未来多个周期可能的最优控制信息，增大了被控量陷入短期最优的可能性。一般多步预测控制能够一定程度避免被控量本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：

【技术特征摘要】
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upj和unj分别为MMC的j相上、下桥臂输出电压，j＝a,b,c；ipj，inj分别为j相上、下桥臂电流；idiffj和ij分别为j相的环流与输入电流，Larm、Ls、Rs分别表示桥臂电感、交流侧电感以及交流侧电阻；Udc表示直流侧电压，uc表示子模块电容电压，w＝1,2,3…N，N表示总的子模块数，Csm表示子模块电容；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；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。2.根据权利要求1所述的基于多步模型预测控制的MMC环流控制方法，步骤2)的具体实现过程包括以下步骤：1)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dpj、dnj：其中Leq＝(Larm+2Ls)/2，表示k+1时刻的电流指令值，ij(k)、usj(k)分别表示k时刻交流侧输出电流以及电网电压采样值；2)利用下式得到上、下桥臂参考投入模块数1

【专利技术属性】
技术研发人员：罗安，郭鹏，何志兴，徐千鸣，岳雨霏，王霞，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43