[發明專利]基于橋臂電流控制的MMC有限集合模型預測控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011445746.5
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112600452B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王霄鶴;周才全;傅春翔;施朝暉;謝瑞;楊文斌;馬潤澤;徐鷗洋;徐晗
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M1/088;H02J3/18
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

1.基于橋臂電流控制的MMC有限集合模型預測控制系統，其特征在于包括采樣模塊、鎖相環模塊、坐標變換模塊、功率計算模塊、直流母線電壓和無功功率控制模塊、橋臂電流參考值計算模塊、橋臂電流預測與目標函數計算模塊、目標函數比較與控制指令輸出模塊；

所述采樣模塊中，包括：

電壓采樣模塊，對MMC換流器交流電網側三相電壓U_sabc，直流母線電壓U_dc，三相上、下橋臂子模塊電壓U_pabc(i)和U_nabc(i)進行采樣，其中，i＝1～N，N為上橋臂子模塊數量以及下橋臂子模塊數量；

電流采樣模塊，對電網側三相電流I_sabc，換流變壓器閥側三相電流I_vabc，MMC上、下橋臂電流I_pabc和I_nabc進行采樣；

所述鎖相環模塊，用于檢測交流電網電壓相位θ_v；

所述坐標變換模塊中，包括：

Clark變換模塊，對MMC交流電網側三相電壓U_sabc、閥側三相電流I_vabc、上、下橋臂電流I_pabc和I_nabc進行Clark變換，得到α-β坐標系下對應的電壓矢量U_sαβ、電流矢量I_vαβ、上、下橋臂電流矢量I_pαβ和I_nαβ；

Park反變換模塊，將電網電壓控制器輸出的電流參考值I_vdqref從同步旋轉d-q坐標系變換到靜止α-β坐標系中，得到靜止坐標系中的電流參考值I_vαβref，Park反變換采用的角度為交流電網電壓相位θ_v；

所述功率計算模塊，根據交流電網側三相電壓U_sabc，電網側三相電流I_sabc計算得到交流側功率P_s和Q_s；

所述直流母線電壓和無功功率控制模塊，采用PI控制器對直流母線電壓U_dc及無功功率Q_s進行控制，分別使其跟隨給定的參考值U_dcref及Q_sref，兩個PI控制器的輸出分別作為d、q軸電流的參考值I_vdqref；其中，參考值U_dcref為系統的額定直流母線電壓，參考值Q_sref根據系統指令給定，單位功率因數運行時給定為0，也可以根據電網的無功需求對電網進行對應的無功補償；

所述橋臂電流參考值計算模塊，根據交流側功率P_s，直流母線電壓U_dc，輸出靜止坐標系中的電流參考值I_vαβref計算得到上、下橋臂電流參考值I_pαβref和I_nαβref，具體計算方法如下：

其中，I_pαref和I_pβref分別為上橋臂電流參考值I_pαβref的α軸，β軸分量，I_nαref和I_nβref分別為下橋臂電流參考值I_nαβref的α軸，β軸分量，I_vαref和I_vβref分別為靜止坐標系中的電流參考值I_vαβref的α軸，β軸分量；

所述橋臂電流預測與目標函數計算模塊，包括：

橋臂電流預測模塊，根據本采樣周期得到的α-β坐標系下對應的電壓矢量U_sαβ，上、下橋臂電流I_pαβ和I_nαβ，分別計算在本采樣周期上、下橋臂采用不同子模塊投入方法時，下一個采樣周期的上、下橋臂電流I_pαβ(next)和I_nαβ(next)，其中，本采樣周期共有N+1種子模塊投入方法，共需要計算N+1次I_pαβ(next)和I_nαβ(next)，得到I_pαβ(next)(m)和I_nαβ(next)(m),(m＝1,2,...N+1)；

目標函數計算模塊，根據上、下橋臂電流預測值I_pαβ(next)(m)、I_nαβ(next)(m)，及其參考值I_pαβref、I_nαβref計算目標函數J_m,(m＝1,2,...N+1)；

所述目標函數比較與控制指令輸出模塊，比較采用N+1種子模塊投入方法的最終目標函數J_m(m＝1,2,...N+1)，選擇其中目標函數最小的子模塊投入方法作為本采樣周期的控制指令，實現對MMC換流器的控制。