[發明專利]用于2N+1型單相MMC的改進型模型預測控制方法

有效

• 申請號: 202011199964.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112260563B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 孫毅超;李禹樊;鄢寅宇;朱讓言
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/088
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種用于2N+1型單相MMC的改進型模型預測控制方法，所述單相MMC的交流輸出端與串聯的輸出電感L_s和輸出電阻R_S相連接，上、下橋臂的結構相同且各自串聯有支路電感L、寄生電阻R和N個半橋子模塊，每個半橋子模塊包含2個絕緣柵雙極型晶體管IGBT和1個電容；所述方法包含如下步驟：

(S1)基于當前時刻上橋臂導通子模塊的個數確定下一時刻為實現2N+1調制的上下橋臂導通子模塊的個數組合的集合；

(S2)根據當前時刻各子模塊電容電壓對步驟(S1)確定的下一時刻上下橋臂導通子模塊的個數組合的集合進行修正；

(S3)根據下一時刻的輸出電流和環流與各自參考值之差構造代價方程g，從修正后下一時刻上下橋臂導通子模塊的個數組合的集合中找出使得代價方程g最小的個數組合，作為最優個數組合；其中，下一時刻的輸出電流和環流根據下一時刻上下橋臂導通子模塊的個數預測得到；

(S4)根據當前時刻上下橋臂電流極性分別對上、下橋臂各子模塊中的電容電壓值進行排序，基于所述最優個數組合根據排序結果確定下一時刻各子模塊的導通狀態，以維持電容電壓平衡。

2.根據權利要求1所述的用于2N+1型單相MMC的改進型模型預測控制方法，其特征在于，步驟(S1)具體包含以下步驟：

(S11)根據當前時刻上橋臂導通個數n_u的值確定下一時刻上橋臂導通個數：當n_u的值等于0時，下一時刻上橋臂導通個數在0、1中選擇；當n_u的值等于N時，下一時刻上橋臂導通個數在N、N-1中選擇；當n_u的值為其他的值時，下一時刻上橋臂導通個數有三種可選項，分別為n_u-1、n_u、n_u+1；

(S12)根據下一時刻上橋臂導通個數確定下一時刻下橋臂導通個數；其中，下一時刻上、下橋臂導通個數的總和有三種可選項，分別為N-1、N和N+1；

(S13)根據步驟(S11)和(S12)的確定結果得到下一時刻所有可能的上下橋臂導通子模塊的個數組合的集合。

3.根據權利要求1所述的用于2N+1型單相MMC的改進型模型預測控制方法，其特征在于，當前時刻第i個子模塊電容電壓v_ci(t)和下一時刻第i個子模塊電容電壓v_ci(t+T_s)滿足以下子模塊電容電壓的離散方程：

其中，S_i為第i個子模塊的開關函數，S_i＝1時，第i個子模塊當前時刻充電或者放電，S_i＝0時，第i個半橋子模塊當前時刻既不充電也不放電，T_s為采樣周期。

4.根據權利要求1所述的用于2N+1型單相MMC的改進型模型預測控制方法，其特征在于，步驟(S2)具體包括：

根據當前時刻各子模塊電容電壓計算當前時刻子模塊平均電容壓v_c，將v_c與參考電容電壓v_ref比較；當v_c大于v_ref時，則表示導通的子模塊數目過少，在下一時刻增加上、下橋臂導通子模塊的數目，使下一時刻上、下橋臂導通子模塊個數總和為N+1或N，以使下一時刻子模塊平均電容電壓降低；當v_c小于v_ref時，則表示導通的子模塊數目過多，在下一時刻減少上、下橋臂導通子模塊的數目，使下一時刻上、下橋臂導通子模塊個數總和為N-1或N，以使下一時刻子模塊平均電容電壓增大。