一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法，属于电力电子设备低频运行时的控制方法领域。该方法将传统MPC算法离散模型中桥臂电流的预测量替换为最优参考值，从而直接得出桥臂电压的参考值，因此省略了目标函数的建立及滚动优化过程，大大减小了计算量。在此基础上，利用改进桥臂电流预测的方式注入高频环流，不仅可以兼顾系统多个控制目标的实现，还可以使系统控制器数量减少(即避免了传统的桥臂电流控制器)的情况下提高控制精度，达到无跟踪误差的目的，与此同时也实现了电容电压低频波动的显著抑制，相比于传统高频注入法效果更好。传统高频注入法效果更好。传统高频注入法效果更好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子设备低频运行时的控制方法领域，具体涉及一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的发展，在高压大功率领域，基于全控型电压源型逆变器的柔性直流输电技术得到广泛应用，但大多数逆变器结构复杂，不易扩展。2001年，德国的Marquardt等人提出了一种新型的模块化多电平变换器(MMC)。这种变换器具有模块化，可拓展性强，输出电压质量好，不需要笨重变压器等优势，被学者们认为是最具有潜力的柔性直流输电的电力电子拓扑之一。
[0003]MMC一般会通过DC
‑
AC变换输出正弦电压电流，使得在输出的功率中有基波成分和二次谐波成分。根据输入输出功率守恒，可以推导出桥臂存在功率脉动，且会作用在子模块上，使得子模块电容电压在参考电压附近波动。而这种现象在中高压电机领域中会制约MMC的应用，由于电机多采用变频控制，电容电压的波动问题尤为严重，由此带来的电容器容量骤增、变换器成本升高及体积增大等后果都是不容忽视的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)依据基尔霍夫定律，建立三相MMC拓扑的连续域数学模型；(2)利用欧拉前向公式将三相MMC拓扑的连续域数学模型离散化，得到关于桥臂电流的离散域数学模型；(3)将所述的离散域数学模型中桥臂电流预测值替换为最优参考值，得到关于MMC桥臂电压参考的计算公式；(4)将高频零序电压引入到桥臂电流的离散域数学模型中，在步骤(3)所述的关于MMC桥臂电压参考的计算公式基础上得到注入高频电压后的桥臂电压参考的计算公式；(5)通过输出电流、直流侧电流以及环流参考值以及各电流量之间的关系，得到桥臂电流的最优参考值，代入步骤(4)得到的注入高频电压后的桥臂电压参考的计算公式，得到桥臂电压参考值，通过调制后实现MMC低频运行控制。2.根据权利要求1所述的一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的三相MMC拓扑的连续域数学模型为：在于，步骤(1)中，所述的三相MMC拓扑的连续域数学模型为：输出侧电流、桥臂电流及直流电流的关系式为：i
j
＝i
pj
‑
i
nj
通过电流关系式，得到桥臂电流为：式中，U
dc
为直流母线电压，L0为桥臂电感，R0为桥臂电阻，μ
pj
和u
nj
分别表示j相上下桥臂电压，i
pj
和i
nj
分别表示j相上下桥臂电流，u
j
为j相输出相电压，i
j
为j相输出相电流，i
cj
为j相桥臂环流，i
zj
为j相桥臂环流的交流成分，i
dcj
为j相直流电流，j＝a，b，c分别表示三相。3.根据权利要求2所述的一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的离散域数学模型为：在于，步骤(2)中，所述的离散域数学模型为：式中，i
pj
(k+1)和i
nj
(k+1)表示k+1时刻j相上下桥臂电流的预测值，U
dc
(k)和u
j
(k)分别是k时刻直流侧和j相交流侧的测量电压，u
pj
(k)和u
nj
(k)分别表示k时刻的j相上下桥臂电压，i
pj
(k)和i
nj
(k)分别表示k时刻的j相上下桥臂电流，T
s
表示控制步长。4.根据权利要求1所述的一种基于改进桥臂电流预测的MMC低频运行控制方法，其特征
在于，步骤(3)中，所述的关于MMC桥臂电压参考的计算公式为：在于，步骤(3)中，所述的关于MMC桥臂电压参考的计算公式为：式中，和表示k+1时刻j相上下桥臂电流参考值，U
dc
(k)和u
j
(k)分别是k时刻直流侧和j相交流侧的测量电压，和分别表示k时刻的j相上下桥臂电压参考值，i
pj
(k)和i
nj
(k)分别表示k时刻的j相上下桥臂电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志红，蒋守赞，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：