[发明专利]基于混合型模块化多电平换流器的低频模型预测控制方法

摘要

本发明提供一种基于混合型模块化多电平换流器的低频模型预测控制方法，实现了基于上中下三层控制构成的低频模型预测控制策略：上层控制建立指标函数，选取满足交流侧电流、环流与桥臂电容电压控制要求的桥臂输出电平，并有效减少了寻优计算量；中层控制采用H桥模块控制算法，稳定H桥模块电容电压，计算其等效输出电平，并确定桥臂半桥型子模块的投切数目；下层控制根据子模块电容电压的优化控制策略，确定各子模块开关信号，实现子模块电容电压的平衡控制，并降低了子模块的平均开关频率。

主权项

一种基于混合型模块化多电平换流器的低频模型预测控制方法，其特征在于，包含以下过程：利用上层控制指标函数G1，选取满足交流侧电流、环流与桥臂电容电压控制要求的桥臂输出电平；混合型模块化多电平换流器拓扑结构各相的模块投入数目为N时，评估2N+1种电平组合的上层控制指标函数G1值的大小，选取上层控制指标函数G1值最小时的桥臂输出电平，并记录对应的上、下桥臂模块投入数目npj*与nnj*；稳定全桥模块电容电压，并计算其等效输出电平：判断上、下桥臂模块投入数目npj*与nnj*是否为整数，若为整数，全桥模块无需参与；若非整数，全桥模块参与输出；根据直流侧电容器的充放电特性，结合桥臂电流方向与全桥模块电容电压大小确定其工作状态，根据输出电压极性得到全桥模块的等效投入数目为1/2smj；确定桥臂半桥型子模块的投入数目为Nmj*＝nmj*‑1/2smj；smj表示全桥模块输出电压极性；其中，m取p或n，分别表示上、下桥臂；根据子模块电容电压的优化控制策略确定各子模块开关信号：计算相邻时刻子模块投入数目的差值△Nmj，利用电容电压指标函数G2选取需要额外动作的子模块，按照电容电压指标函数G2值对子模块降序排列，若△Nmj大于零，则在上一时刻处于切除状态的子模块中选出电容电压指标函数G2值最小的|△Nmj|个子模块在下一时刻投入；若△Nmj小于零，则在上一时刻处于投入状态的子模块中选出电容电压指标函数G2值最小的|△Nmj|个子模块在下一时刻投入。