[发明专利]一种融合自适应环流抑制的无模型自适应迭代学习MMC变流器控制方法

摘要

本发明是一种融合自适应环流抑制的无模型自适应迭代学习MMC变流器控制方法，其特点是，包括电压外环无模型自适应迭代学习控制、电流内环无模型自适应预测控制、自适应环流抑制控制等步骤：由于引入了无模型自适应迭代学习控制用于MMC变流器直流侧，能够实现直流电压的准确跟踪控制；通过引入电流内环无模型自适应预测控制，可改善电流控制精度，从而改善电流波形质量；通过引入自适应环流抑制控制，可改善MMC变流器交直流两侧扰动背景下的环流抑制效果，从而保证MMC变流器的可靠工作。

主权项

1.一种融合自适应环流抑制的无模型自适应迭代学习MMC变流器控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：1)电压外环无模型自适应迭代学习控制①在每个采样周期开始的时刻，对MMC变流器直流侧电压u_dc进行采样；②将给定电压值与u_dc送入电压控制环，得到电流指令信号i_dref，电压外环无模型自适应迭代学习控制方法依据公式(1)‑公式(5)进行计算；公式(1)‑公式(5)中，n∈[1,2,3,…]是采样点数；ε∈[0.00001,0.5]是允许控制误差；μ∈(0,100)和μ′∈(0,100)是响应速度系数；η∈(0,2]、ρ∈(0,1]是步长因子；β∈(0,1)是学习增益系数；||是“或”逻辑符号；||是绝对值运算符号；φ(1)∈(0,100)是常数，是计算过程中间参数φ(n)、φ(n‑1)的初始计算值；下标k是迭代次数；e_k(n)是n时刻第k次迭代的跟踪误差；e_k‑1(n)是n时刻第(k‑1)次迭代的跟踪误差；u_dc.k是第k次迭代得到的MMC变流器直流电压值；Δu_dc.k、是计算过程的中间参数；2)电流内环无模型自适应预测控制①在每个采样周期开始的时刻，对变流器网侧三相电流i_j、三相电压u_j分别进行采样，其中，下标j表示A、B、C三相；②依据公式(6)中的DQ逆变换矩阵T_dq→abc，将i_dref、0经DQ逆变换计算得到三相电流指令信号i_jref，其中，下标中的j表示电网中电压或电流的A、B、C三相，θ是将MMC变流器网侧三相电压u_j经过锁相环得到的相位角；③将i_jref与网侧三相电流i_j分别送入三相电流控制内环中，得到输出信号e_{j_ref}，其中，下标中的j表示A、B、C三相；电流内环无模型自适应预测控制依据公式(7)‑公式(12)进行计算；e_{j_ref}(n)＝e_{j_ref}(n‑1)+E^T(n)Δe_{j_ref}(n)        (11)公式(7)‑公式(11)中，N∈[1,2,…,10]是预测步长；p∈[2,…,N]是预测阶数；λ∈(0,100)是超调响应系数；M∈(0,20)是自回归系数限制阈值；N_u∈[1,2,…,N]是控制时域常数；()^‑1是矩阵求逆运算符号；|| ||₂是2范数运算符号；()^T是向量或矩阵的转置运算符号；I是N_u×N_u维单位矩阵；E是N×1维单位向量；θ₁(1),…θ_p(1)是介于0和1之间的p个常数；Δe_{j_ref}、τ、和θ_l,l∈[1,2,…p]是计算过程中的中间参数；Θ、Φ、A、Δe_{j_ref}、i_jref是计算过程中的向量或矩阵；公式(7)、公式(9)中的sign[]函数依据公式(12)进行定义；公式(12)中x是sign[]函数中的变量；3)自适应环流抑制控制①在每个采样周期开始的时刻，对MMC变流器三相上桥臂电流i_jp、下桥臂电流i_jn进行采样，再对MMC变流器网侧AB相间的线电压进行采样，得到u_ab，接着，依据公式(13)进行计算，得到三相环流i_{j_cir}，i_{j_cir}＝0.5×(i_jp+i_jn)         (13)其中，下标中的j表示A、B、C三相；②依据公式(13)中的变换矩阵T_abc→αβ0对三相桥臂环流i_{j_cir}作αβ0变换，得到静止坐标系下αβ0三个坐标值i_α、i_β、i₀；③依据公式(15)进行计算，得到静止坐标系下环流抑制指令信号i′_α、i′_β、i′₀；④基于自适应窗长算法得到网侧线电压信号频域分析窗长，再基于离散傅立叶变换对网侧线电压信号作频域分析，得到网侧电压信号的基波频率ω₀；⑤依据自适应环流抑制控制的传递函数，即公式(16)对i′_α、i′_β、i′₀分别作自适应环流抑制控制，得到对应的静止坐标系下的环流抑制电压指令信号e_α、e_β、e₀，再经过αβ0反变换得到环流抑制补偿电压e_{jk_ref}，其中，下标中的j表示A、B、C三相；公式(16)中，K_P是比例增益系数，K_R是谐振增益系数，ω_c是谐振带宽截止角频率，n_max∈[1,50]是环流中主要的谐波中最高谐波次数，s是频域分析的复参数，是求和运算符号，表示对中括号[]中的量进行从k＝1到k＝n_max的求和运算；依据公式(17)、公式(18)，得到三相上桥臂参考电压u_{jp_ref}和下桥臂参考电压u_{jn_ref}，将u_{jp_ref}、u_{jn_ref}进行载波移相调制，并应用子模块电压均衡算法，得到MMC变流器控制脉冲信号；u_{jp_ref}＝0.5u_dc‑e_{jk_ref}‑e_{j_ref}          (17)u_{jn_ref}＝0.5u_dc‑e_{jk_ref}+e_{j_ref}           (18)其中，下标中的j表示A、B、C三相。