一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法，获取成本函数、模块化多电平换流器预测模型、第一子模块集、第一子模块电压集和第一电流集；基于第一子模块集和第一子模块电压集，经过电压排序算法和最优子模块选择算法处理，得到第二子模块电压集；基于第二子模块电压集和第一电流集，经过模块化多电平换流器预测模型处理，得到目标预测值集合；基于目标预测值集合，经过成本函数控制，得到模块化多电平换流器的有限控制集模型预测控制结果。通过最优子模块选择算法，减少了模块化多电平换流器中可供选择的子模块数量，减少了有限控制集模型预测控制的计算量，同时保证了模块化多电平换流器的输出性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法


[0001]本专利技术涉及高压直流输电控制
，具体涉及一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法。

技术介绍

[0002]高压直流输电工程主要应用于长距离电力传输，是大型风光储基地的关键外送通道。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)以其输出性能好、谐波含量低、损耗小、开关频率低以及易于扩容等优点，成为高压直流输电的主流拓扑。因此，MMC的运行控制是高压直流输电控制领域极为重要的研究内容。近年来，鉴于多目标处理能力、快速的动态响应、处理非线性系统的能力、直接且易于实现，灵活增加约束的能力等，研究人员将模型预测控制引入MMC的运行控制中，并进行了大量的研究。
[0003]模型预测控制主要分为了连续状态的模型预测控制(CCS
‑
MPC)和离散状态的有限控制集模型预测控制(FCS
‑
MPC)两类。由于FCS
‑
MPC相比CCS
‑
MPC具有运算量小、无需调制器、且无需综合考虑各个时域目标函数的参数设计等优点，因此成为了研究人员对于电子变换器模型预测控制研究的重点。
[0004]但是，FCS
‑
MPC同样面临着一些技术挑战。当应用于高压大功率MMC系统时，由于高压大功率MMC系统包含的子模块个数较多，FCS
‑
MPC会面临较大的计算负担，进而影响控制系统性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了涉及一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法，以解决现有技术中当模型预测控制应用于高压大功率MMC系统时，计算负担较大，进而影响控制系统性能的技术问题。
[0006]本专利技术提出的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法，该模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法包括：获取成本函数、模块化多电平换流器预测模型、第一控制周期内所述模块化多电平换流器的第一子模块集、第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第一子模块电压集和第一电流集，所述第二控制周期为与所述第一控制周期相邻的下一个控制周期；基于所述第一子模块集和所述第一子模块电压集，经过电压排序算法和最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二子模块电压集；基于所述第二子模块电压集和所述第一电流集，经过所述模块化多电平换流器预测模型处理，得到目标预测值集合；基于所述目标预测值集合，经过所述成本函数控制，得到所述模块化多电平换流器的有限控制集模型预测控制结果。
[0008]结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一子模块集包括所述第一控制周期内模块化多电平换流器对应的第一桥腿导通子模块个数、第一上桥臂导通
子模块个数和第一下桥臂导通子模块个数；所述第一子模块电压集包括所述第一控制周期内所述模块化多电平换流器中每个上桥臂子模块的电压和每个下桥臂子模块的电压；所述第一电流集包括所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的整流侧交流电流值和整流侧环流电流值。
[0009]结合第一方面，在第一方面的另一种可能的实现方式中，基于所述第一子模块集和所述第一子模块电压集，经过电压排序算法和最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二子模块电压集，包括：基于所述第一桥腿导通子模块个数、所述第一上桥臂导通子模块个数和所述第一下桥臂导通子模块个数，经过所述最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二上桥臂导通子模块个数和第二下桥臂导通子模块个数；基于每个上桥臂子模块的电压和每个下桥臂子模块的电压，经过所述电压排序算法处理，得到上桥臂子模块电压矩阵和下桥臂子模块电压矩阵；基于所述第二上桥臂导通子模块个数、所述第二下桥臂导通子模块个数、所述上桥臂子模块电压矩阵和所述下桥臂子模块电压矩阵，确定上桥臂导通子模块电压集和下桥臂导通子模块电压集；基于所述上桥臂导通子模块电压集和所述下桥臂导通子模块电压集确定所述第二子模块电压集。
[0010]结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，基于所述第二上桥臂导通子模块个数、所述第二下桥臂导通子模块个数、所述上桥臂子模块电压矩阵和所述下桥臂子模块电压矩阵，确定上桥臂导通子模块电压集和下桥臂导通子模块电压集，包括：基于所述第二上桥臂导通子模块个数，在所述上桥臂子模块电压矩阵中确定所述上桥臂导通子模块电压集；基于所述第二下桥臂导通子模块个数，在所述下桥臂子模块电压矩阵中确定所述下桥臂导通子模块电压集。
[0011]结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，获取成本函数，包括：获取所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二电流集，所述第二电流集反映所述模块化多电平换流器的电流参考值；基于所述第二电流集和所述目标预测值集合建立所述成本函数。
[0012]结合第一方面，在第一方面的又一种可能的实现方式中，基于所述目标预测值集合，经过所述成本函数控制，得到所述模块化多电平换流器的有限控制集模型预测控制结果，包括：基于所述目标预测值集合，经过所述成本函数，确定目标导通子模块；当确定所述目标导通子模块，所述模块化多电平换流器发送导通控制信号至所述目标导通子模块，以及发送关断信号至所述模块化多电平换流器中其他导通子模块；基于所述导通控制信号和所述关断信号，在所述第二控制周期内控制所述模块化多电平换流器，并得到所述模块化多电平换流器的有限控制集模型预测控制结果。
[0013]第二方面，本专利技术实施例提供一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制装置，该模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制装置包括：获取模块，用于获取成本函数、模块化多电平换流器预测模型、第一控制周期内所述模块化多电平换流器的第一子模块集、第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第一子模块电压集和第一电流集，所述第二控制周期为与所述第一控制周期相邻的下一个控制周期；第一处理模块，用于基于所述第一子模块集和所述第一子模块电压集，经过电压排序算法和最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二子模块电压集；第二处理模
块，用于基于所述第二子模块电压集和所述第一电流集，经过所述模块化多电平换流器预测模型处理，得到目标预测值集合；控制模块，用于基于所述目标预测值集合，经过所述成本函数控制，得到所述模块化多电平换流器的有限控制集模型预测控制结果。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于使所述计算机执行如本专利技术实施例第一方面及第一方面任一项所述的模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法。
[0015]第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化多电平换流器有限控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取成本函数、模块化多电平换流器预测模型、第一控制周期内所述模块化多电平换流器的第一子模块集、第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第一子模块电压集和第一电流集，所述第二控制周期为与所述第一控制周期相邻的下一个控制周期；基于所述第一子模块集和所述第一子模块电压集，经过电压排序算法和最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二子模块电压集；基于所述第二子模块电压集和所述第一电流集，经过所述模块化多电平换流器预测模型处理，得到目标预测值集合；基于所述目标预测值集合，经过所述成本函数控制，得到所述模块化多电平换流器的有限控制集模型预测控制结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一子模块集包括所述第一控制周期内模块化多电平换流器对应的第一桥腿导通子模块个数、第一上桥臂导通子模块个数和第一下桥臂导通子模块个数；所述第一子模块电压集包括所述第一控制周期内所述模块化多电平换流器中每个上桥臂子模块的电压和每个下桥臂子模块的电压；所述第一电流集包括所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的整流侧交流电流值和整流侧环流电流值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述第一子模块集和所述第一子模块电压集，经过电压排序算法和最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二子模块电压集，包括：基于所述第一桥腿导通子模块个数、所述第一上桥臂导通子模块个数和所述第一下桥臂导通子模块个数，经过所述最优子模块选择算法处理，得到所述第二控制周期内所述模块化多电平换流器的第二上桥臂导通子模块个数和第二下桥臂导通子模块个数；基于每个上桥臂子模块的电压和每个下桥臂子模块的电压，经过所述电压排序算法处理，得到上桥臂子模块电压矩阵和下桥臂子模块电压矩阵；基于所述第二上桥臂导通子模块个数、所述第二下桥臂导通子模块个数、所述上桥臂子模块电压矩阵和所述下桥臂子模块电压矩阵，确定上桥臂导通子模块电压集和下桥臂导通子模块电压集；基于所述上桥臂导通子模块电压集和所述下桥臂导通子模块电压集确定所述第二子模块电压集。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述第二上桥臂导通子模块个数、所述第二下桥臂导通子模块个数、所述上桥臂子模块电压矩阵和所述下桥臂子模块电压矩阵，确定上桥臂导通子模块电压集和下桥臂导通子模块电压集，包括：基于所述第二上桥臂导通子模块个数，在所述上桥臂子模块电压矩阵中确定所述上桥臂导通子模块电压集；基于所述第二下桥臂导通子模块个数，在所述下桥臂子模块电压矩阵中确定所述下桥臂导通子模块电压集。5.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王银，孙勇，刘瑞阔，谷昱君，李伟，胡德鹏，姚维为，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：