直流配电网下混合型模块化多电平变换器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种直流配电网下混合型模块化多电平变换器控制方法，包括：构建混合型MMC交直流回路的数学模型；推导交流侧电流、桥臂环流、上下桥臂电压之和及之差的预测方程，并构建代价函数；扩大各桥臂投入子模块数的下限值，实现全桥型子模块的反向投入；在每次预测过程中将寻优范围限制为上一时刻开关状态的两个相邻开关状态组合；选取使得代价函数最小的开关状态组合作为下一时刻的开关状态；采用混合型MMC的子模块电容排序均压算法实现电容电压均衡控制。本发明专利技术所提出的方法可显著提高系统动态响应速度，减小超调量，并保证系统在正常及过调制工况下实现安全稳定运行。在正常及过调制工况下实现安全稳定运行。在正常及过调制工况下实现安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
直流配电网下混合型模块化多电平变换器控制方法


[0001]本专利技术涉及模块化多电平换流器模型预测控制
，尤其涉及直流配电网下混合型模块化多电平变换器模型预测控制方法。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)由于具有模块化程度较高，谐波特性良好，开关频率较低等优势，引起了业内的广泛关注。然而，半桥型MMC不具备直流故障穿越能力，在直流侧发生故障时只能闭锁换流阀，并配合断路器进行直流侧故障清除。与之相比，基于半桥型子模块(Half
‑
bridge Sub
‑
module,HBSM)和全桥型子模块(Full
‑
bridge Sub
‑
module,FBSM)的混合型模块化多电平换流器(Hybrid Modular Multilevel Converter,Hybrid MMC)可通过全桥型子模块的反向投入实现直流侧故障穿越，因此被广泛应用于柔性直流输电及直流配电网等领域。现有研究大多基于PI控制对传统混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流配电网下混合型模块化多电平变换器控制方法，其特征在于，所述方法包括：构建混合型MMC交直流回路的数学模型；推导交流侧电流、桥臂环流、上下桥臂电压之和及之差的预测方程，并构建代价函数；扩大各桥臂投入子模块数的下限值，实现全桥型子模块的反向投入；在每次预测过程中将寻优范围限制为上一时刻开关状态的两个相邻开关状态组合；选取使得代价函数最小的开关状态组合作为下一时刻的开关状态；采用混合型MMC的子模块电容排序均压算法实现电容电压均衡控制；验证所提混合型MMC模型预测控制方法的有效性。2.根据权利要求1所述的一种直流配电网下混合型模块化多电平变换器控制方法，其特征在于，构建混合型MMC交直流回路的数学模型：在电流控制方面，混合型MMC的控制目标可分为交流电流控制及桥臂环流控制。首先建立混合型MMC上桥臂及下桥臂的基尔霍夫电压方程为式中，u
sj
、i
sj
(j＝a，b，c)分别为交流侧三相电压、电流；U
dc
为直流侧电压、电流；u
pj
、u
nj
(j＝a，b，c)分别为三相上、下桥臂电压；i
pj
、i
nj
(j＝a，b，c)分别为三相上、下桥臂电流；L
ac
、R
ac
分别为交流侧等效电感、电阻；L
arm
为桥臂电感，R
arm
为桥臂等效电阻。交流侧电流表达式为i
sj
＝i
nj
‑
i
pj
桥臂环流表达式为(不考虑直流分量)。结合上桥臂及下桥臂的基尔霍夫电压方程，混合型MMC交流侧电流及桥臂环流的表达式为式中，R
eq
表示交流侧等效电阻，L
eq
表示交流侧等效电感，其计算方法为3.根据权利要求1所述的一种直流配电网下混合型模块化多电平变换器控制方法，其特征在于，推导交流侧电流、桥臂环流、上下桥臂电压之和及之差的预测方程，并构建代价函数具体为：基于一阶欧拉前向微分方程对控制目标进行离散化，一阶欧拉前向微分方程为
式中，x(k)、x(k+1)分别表示k及k+1时刻受控量的值，T
s
表示采样周期。根据混合型MMC数学模型及一阶欧拉前向微分方程，交流侧电流及桥臂环流的离散化预测方程为式中，i
sj
(k)及i
cirj
(k)分别表示k时刻交流侧电流及桥臂环流的采样值，i
sj
(k+1)及i
cirj
(k+1)分别表示k+1时刻交流侧电流及桥臂环流的预测值。j相上、下桥臂电压和在k+1时刻的预测值为式中，u
csum_j
(k+1)表示j相上、下桥臂电压和在k+1时刻的预测值；n
pj0
、n
nj0
分别表示j相上、下桥臂预投入子模块数。j相上、下桥臂电压差在k+1时刻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖迁，徐劲，贾宏杰，穆云飞，金昱，于浩霖，余晓丹，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：