[发明专利]计及风电出力随机性的双极柔直系统模型预测控制方法

权利要求书

1.一种计及风电出力随机性的双极柔直系统模型预测控制方法，其特征在于，实现所述方法采用的控制系统包括：正极采样模块和负极采样模块、正极Park变换模块和负极Park变换模块、正极电流参考值计算模块和负极电流参考值计算模块、正极输出电流预测模块和负极输出电流预测模块、正极输出电流目标函数计算模块和负极输出电流目标函数计算模块、正极内部环流预测模块和负极内部环流预测模块、正极内部环流目标函数计算模块和负极内部环流目标函数计算模块、正极最终目标函数计算模块和负极最终目标函数计算模块、正极目标函数比较与控制指令输出模块和负极目标函数比较与控制指令输出模块；

所述正极采样模块中，包括：

正极电压采样模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc进行采样；

正极电流采样模块，对正极MMC交流电网三相电流I_gabc1、正极MMC内部环流I_cabc1进行采样；

所述负极采样模块中，包括：

负极电压采样模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc进行采样；

负极电流采样模块，对负极MMC交流电网三相电流I_gabc2、负极MMC内部环流I_cabc2进行采样；

所述正极Park变换模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc、正极交流电网三相电流I_gabc1、正极内部环流I_cabc1进行Park变换，得到同步旋转d-q坐标系下对应的电网电压矢量U_gdq、正极电网电流矢量I_gdq1和正极内部环流矢量I_cdq1；

所述负极Park变换模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc、负极交流电网三相电流I_gabc2、负极内部环流I_cabc2进行Park变换，得到同步旋转d-q坐标系下对应的电网电压矢量U_gdq、负极电网电流矢量I_gdq2和负极内部环流矢量I_cdq2；

所述正极Park变换模块和负极Park变换模块的Park变换采用的参考相位θ_r相同；

所述正极电流参考值计算模块，对电网电压矢量U_gdq的d、q轴分量通过PI控制器进行控制，使其跟随给定的参考值U_gdqref的d、q轴分量U_gdref及U_gqref，PI控制器的输出经过限幅环节后，作为正极电流的参考值I_gdqref1；

所述负极电流参考值计算模块，根据电网电压矢量U_gdq、正极电网电流矢量I_gdq1和负极电网电流矢量I_gdq2，根据式(1)计算得到负极电流的参考值I_gdqref2：

其中，I_gdref2和I_gqref2分别为I_gdqref2的d轴、q轴分量，U_gd和U_gq分别为U_gdq的d轴、q轴分量，I_gd1和I_gq1分别为I_gdq1的d轴、q轴分量，I_gd2和I_gq2分别为I_gdq2的d轴、q轴分量。

所述正极输出电流预测模块，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sdq，正极电网电流矢量I_gdq1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的正极电网电流矢量I_gdq1(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次I_gdq1(next)，得到I_gdq1(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述负极输出电流预测模块，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sdq，负极电网电流矢量I_gdq2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的负极电网电流矢量I_gdq2(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次I_gdq2(next)，得到I_gdq2(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述正极输出电流目标函数计算模块，根据正极预测电流值I_gdq1(next)(m)和正极电流参考值I_gdqref1计算正极输出电流目标函数J_11m,m＝1,2,...N+1；

所述负极输出电流目标函数计算模块，根据负极预测电流值I_gdq2(next)(m)和负极电流参考值I_gdqref2计算负极输出电流目标函数J_21m,m＝1,2,...N+1；

所述正极内部环流预测模块，根据本采样周期的正极内部环流I_cdq1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的正极内部环流I_cdq1(next)(m)，m＝1,2,...N+1；

所述负极内部环流预测模块，根据本采样周期的负极内部环流I_cdq2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的负极内部环流I_cdq2(next)(m)，m＝1,2,...N+1；

所述正极内部环流目标函数计算模块，根据正极预测内部环流I_cdq1(next)(m)和内部环流参考值计算正极内部环流目标函数J_12m,m＝1,2,...N+1，内部环流参考值给定为0；

所述负极内部环流目标函数计算模块，根据负极预测内部环流I_cdq2(next)(m)和内部环流参考值计算负极内部环流目标函数J_22m,m＝1,2,...N+1，内部环流参考值给定为0；

所述正极最终目标函数计算模块，根据正极输出电流目标函数J_11m、正极内部环流目标函数J_12m,以及权重因子p₁₁、p₁₂，根据式(2)计算得到正极最终的目标函数J_1m；所述负极最终目标函数计算模块，根据负极输出电流目标函数J_21m、负极内部环流目标函数J_22m,以及权重因子p₂₁、p₂₂，根据式(2)计算得到负极最终的目标函数J_2m：

所述正极目标函数比较与控制指令输出模块，比较采用N+1种子模块投入方法的正极最终目标函数J_1m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对正极MMC换流器的控制；

所述负极目标函数比较与控制指令输出模块，比较采用N+1种子模块投入方法的负极最终目标函数J_2m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对负极MMC换流器的控制。