[发明专利]模块化多电平变换器能量分配故障容错控制方法及系统

权利要求书

1.一种模块化多电平变换器能量分配故障容错控制方法，其特征在于，采用能量分层预测控制方法，包括交流侧电流控制，环流控制以及子模块电容电压平衡控制，具体步骤如下：

(1)进行交流侧电流控制，得到上、下桥臂子模块数最优组合(N_{px_J1}，N_{nx_J1})，使得交流侧电流代价函数J₁最小；任意时刻上、下桥臂投入子模块个数之和保持N不变，上、下桥臂投入子模块个数的组合可能为：

(N_px(k),N_nx(k))∈((0,N),(1,N-1),…,(N-1,1),(N,0))

其中，N_px(k)和N_nx(k)表示k时刻上、下桥臂投入子模块个数；

交流侧电流代价函数J₁：

J₁＝|i_sx(k+1)-i_sx^ref(k+1)|

其中，i_sx^ref为交流侧电流准确跟踪指令值，i_sx(k+1)为交流侧电流在k+1时刻的预测值；

(2)进行环流控制，在步骤(1)的基础上，上、下桥臂子模块数可调整为(N_{px_J1}+ΔN,N_{nx_J1}+ΔN)，ΔN∈(-1,0,1)；从上述ΔN的三种组合中选取最优组合使得桥臂环流代价函数J₂最小，此时，上、下桥臂子模块数最优组合(N_{px_opt},N_{nx_}opt)；

其中，桥臂环流代价函数J₂：

J₂＝|i_zx(k+1)-i_zx^ref(k+1)|

其中，i_zx^ref为环流准确跟踪指令值，i_zx(k+1)为桥臂电流在k+1时刻的预测值；

其中，P为直流侧传输至交流侧的功率，U_dc为直流侧电压；

(3)进行子模块电容电压平衡控制，将步骤(2)获得的上、下桥臂最优投入子模块数N_{px_opt}和N_{nx_opt}，进一步分配至子模块。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器能量分配故障容错控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，子模块电容电压平衡控制具体步骤：

采样桥臂电流，若桥臂电流i_pnx0，进一步判断各个子模块的状态；若子模块处于切除状态且子模块的电压高于电压下限值u_{c_Lim}，则将各子模块的电容电压乘以系数k_c，并将子模块的电容电压更新为u_{cdc_N}[i]；若子模块处于投入状态，且子模块的电容电压低于下限值u_{c_Lim}，则子模块电容电压更新值保持原电容电压值不变；最后对更新后的子模块电容电压u_{cdc_N}[i]进行排序，并选取电压最低的N_{p,nx_opt}个子模块投入；

若桥臂电流i_pnx0，子模块的投入准则类似，对更新后的子模块电容电压u_{cdc_N}[i]进行排序，并选取电压最高的N_{p,nx_opt}个子模块投入。

3.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器能量分配故障容错控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，在环流准确跟踪指令值基础上叠加用于桥臂能量平衡控制的环流分量i_{zx_W}^ref，故桥臂环流代价函数更新为J₂'：

J₂'＝|i_zx(k+1)-(i_zx^ref(k+1)+i_{zx_W}^ref)|

由此，依据J₂'的最小值选取对应的投入个数。