[发明专利]一种模块化多电平换流器的模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种模块化多电平换流器的模型预测控制方法，包括：根据分组排序方法对换流器每一桥臂的子模块进行电容电压排序，根据电压等级将子模块进行分组，每组之间重新分配子模块，以保证每组包含相同数量的子模块；当被控变量的代价函数达到最小时，根据换流器离散时间模型获得下一时刻子模块组的最佳投切状态；在子模块的优化范围之内，当代价函数达到最小时，获得子模块的最佳投切状态；根据子模块的最佳投切状态和环流抑制控制电平，输出最终的子模块投切状态。本发明通过分组排序和多层模型预测控制大大减少了模型预测控制应用于模块化多电平换流器时的计算量巨大、无法实时控制的问题，对多个被控变量分别进行控制。

主权项

1.一种模块化多电平换流器的模型预测控制方法，其特征在于，包括：获得模块化多电平换流器的数学模型，所述模块化多电平换流器的数学模型为：其中，j＝a、b或c，u_jP为j相上桥臂SM模块电压之和，u_jN为j相下桥臂SM子模块电压之和，U_dc为直流侧电压，u_cj为模块化多电平换流器交流侧j相输出电压，i_jP、i_jN分别为j相上下桥臂电流，i_sj为j相输出电流，满足i_sj＝i_jN‑i_jp，i_sumj为同时流过上下桥臂的内部电流，称为j相内部电流，而且R为桥臂电阻，L为桥臂电感；根据所述模块化多电平换流器的数学模型使用欧拉法获得换流器离散时间模型，所述换流器离散时间模型为：其中，u_jT、u_jD分别为j相上下桥臂投入子模块的电压，u_acj为j相交流侧输出电压，L_arm、R_arm、l、r分别为桥臂与交流侧输出线路上的电感与电阻，i_acj为j相交流输出电流，根据分组排序方法对换流器每一桥臂的子模块进行电容电压排序，根据电压等级将子模块进行分组，每组之间重新分配子模块，以保证每组包含相同数量的子模块；获得代价函数，所述代价函数为：当被控变量的代价函数达到最小时，根据所述换流器离散时间模型获得下一时刻子模块组的最佳投切状态；根据所述子模块组的最佳投切状态获得上桥臂的寻优区间，所述上桥臂的寻优区间为：其中，上下桥臂分别投入p和q个子模块组，p+q＝a，0≤p，q≤a，上下桥臂投入子模块的数量之和为n；在所述上桥臂的寻优区间之内，当被控变量的代价函数达到最小时，获得子模块的最佳投切状态；根据所述子模块的最佳投切状态获得在环流抑制调节范围之内各种控制选项的下一时刻相间环流的预测值；在各种控制选项的相间环流的预测值之内，当被控变量的代价函数达到最小时，输出最终的子模块投切状态。