一种直驱永磁风电系统的MMC模型预测控制方法技术方案

本发明专利技术属于电力系统运行与控制技术领域，公开了一种直驱永磁风电系统的MMC模型预测控制方法。所述方法包括在一定周期内按照子模块电容电压排序的结果建立固定的开关状态，根据相电流控制和相间环流控制的代价函数计算出下一时刻上桥臂、下桥臂投入的子模块数，最后选择对应的开关状态进行投切。本发明专利技术的MMC模型预测控制方法将均压环节设计在电流控制之前，适当放宽子模块电容电压波动的限制，结合低频率排序计算的均压策略，实现了MMC相电流的良好跟踪、相间环流的有效抑制、子模块电容电压控制、有功和无功功率控制，同时大幅度降低了排序计算量和开关频率。低了排序计算量和开关频率。低了排序计算量和开关频率。

MMC model predictive control method for direct drive permanent magnet wind power system

【技术实现步骤摘要】
一种直驱永磁风电系统的MMC模型预测控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统运行与控制
，涉及一种直驱永磁风电系统的MMC模型预测控制方法及方法。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)相较于传统电压源型换流器(VSG)，能够输出更多电平数的交流电，大大提高了波形质量，减少了开关管的开关频率和损耗，因而被广泛用于风力发电领域。
[0003]模型预测控制(model predictive control，MPC)是一种基于离散模型的系统控制方案，已有不少学者将其运用于传统两电平逆变器上，相较于传统控制方法，MPC的优点在于其可处理多个控制目标和多个约束，且控制方式直观、灵活，响应速度更快。
[0004]然而由于MMC相对独立的模块化结构，其内部存在子模块(SM)电容电压不均衡、相间环流等问题。并且，其开关状态数随子模块的增加将以指数的形式增加，这将大大增加模型预测控制全局寻优的计算量。
[0005]目前，已有大量文献研究并验证了在传统调制方式下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直驱永磁风电系统的MMC模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括在一定周期内按照子模块电容电压排序的结果建立固定的开关状态，根据相电流控制和相间环流控制的代价函数计算出下一时刻上桥臂、下桥臂投入的子模块数，最后选择对应的开关状态进行投切。2.根据权利要求1所述的直驱永磁风电系统的MMC模型预测控制方法，其特征在于，所述方法具体包括步骤：S1.采集交流侧输出电流i
j
，计算下一时刻相电流预测值i
j
(t+T
s
)；S2.采集相电流预测值i
j
(t+T
s
)和相电流参考值通过计算相电流控制的代价函数G1最小值获得上桥臂子模块投入数Sp和下桥臂子模块投入数Sn；S3.采集桥臂环流值i
zj
，计算下一时刻环流预测值i
zj
(t+T
s
)；S4.采集环流预测值i
zj
(t+T
s
)、环流参考值上桥臂子模块投入数Sp和下桥臂子模块投入数Sn，通过计算相间环流控制的代价函数G2最小值获得修正后的上桥臂子模块投入数Spon和修正后的下桥臂子模块投入数Snon；S5.采集子模块电容电压U
cpj
和U
cnj
，对子模块电容电压进行排序，获得升序序列和降序序列；S6.根据所述升序序列和降序序列建立固定开关状态集，获得上桥臂开关状态集和下桥臂开关状态集；S7.采集上桥臂电流i
pj
、下桥臂电流i
nj
，根据修正后的上桥臂子模块投入数Spon、修正后的下桥臂子模块投入数Snon、上桥臂开关状态集和下桥臂开关状态集，选择对应的开关状态进行投切，进行开关管触发控制输出触发信号；所述步骤S1中下一时刻相电流预测值i
j
(t+T
s
)的计算如公式(1)：式中T
s
为采样周期；u
j
(t+T
s
)为下一时刻交流侧输出电压；令其中u
pj
、u
nj
分别为上、下桥臂电压，j＝(a、b、c)；R
eq
和L
eq
分别为桥臂与交流侧的等效电阻和等效电感：其中R
S
、L
S
分别为负载侧的电阻和电感，R
arm
、L
arm
分别为桥臂电阻和电感；所述步骤S2中代价函数G1的计算如公式(2)：其中λ1为权重因子；所述步骤S3中下一时刻环流预测值i
zj
(t+T
s
)的计算如公式(3)：
式中U
dc
为直流母线电压；u
pj
(t+T
s
)、u
nj
(t+T
s
)分别为下一时刻上、下桥臂电压；u
add
为用于修正的子模块电容电压：u
add
＝m*U
dc
/N，其中m为最大修正子...

【专利技术属性】
技术研发人员：程谆，罗超逵，张阳，黎丹，刘梅，
申请(专利权)人：湖南铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：