[發明專利]模塊化多電平變換器能量分配故障容錯控制方法及系統

有效

• 申請號: 202111139919.5
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113922688B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 馬伏軍;丁紅旗;歐陽紅林;章程;何志興;陳燕東;羅安
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/32;H02J3/38
• 代理公司: 鄭州博駿知識產權代理事務所(普通合伙) 41222
• 代理人: 樊超越

1.一種模塊化多電平變換器能量分配故障容錯控制方法，其特征在于，采用能量分層預測控制方法，包括交流側電流控制，環流控制以及子模塊電容電壓平衡控制，具體步驟如下：

(1)進行交流側電流控制，得到上、下橋臂子模塊數最優組合(N_{px_J1}，N_{nx_J1})，使得交流側電流代價函數J₁最小；任意時刻上、下橋臂投入子模塊個數之和保持N不變，上、下橋臂投入子模塊個數的組合可能為：

(N_px(k),N_nx(k))∈((0,N),(1,N-1),…,(N-1,1),(N,0))

其中，N_px(k)和N_nx(k)表示k時刻上、下橋臂投入子模塊個數；

交流側電流代價函數J₁：

J₁＝|i_sx(k+1)-i_sx^ref(k+1)|

其中，i_sx^ref為交流側電流準確跟蹤指令值，i_sx(k+1)為交流側電流在k+1時刻的預測值；

(2)進行環流控制，在步驟(1)的基礎上，上、下橋臂子模塊數可調整為(N_{px_J1}+ΔN,N_{nx_J1}+ΔN)，ΔN∈(-1,0,1)；從上述ΔN的三種組合中選取最優組合使得橋臂環流代價函數J₂最小，此時，上、下橋臂子模塊數最優組合(N_{px_opt},N_{nx_}opt)；

其中，橋臂環流代價函數J₂：

J₂＝|i_zx(k+1)-i_zx^ref(k+1)|

其中，i_zx^ref為環流準確跟蹤指令值，i_zx(k+1)為橋臂電流在k+1時刻的預測值；

其中，P為直流側傳輸至交流側的功率，U_dc為直流側電壓；

(3)進行子模塊電容電壓平衡控制，將步驟(2)獲得的上、下橋臂最優投入子模塊數N_{px_opt}和N_{nx_opt}，進一步分配至子模塊。

2.根據權利要求1所述的模塊化多電平變換器能量分配故障容錯控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中，子模塊電容電壓平衡控制具體步驟：

采樣橋臂電流，若橋臂電流i_pnx0，進一步判斷各個子模塊的狀態；若子模塊處于切除狀態且子模塊的電壓高于電壓下限值u_{c_Lim}，則將各子模塊的電容電壓乘以系數k_c，并將子模塊的電容電壓更新為u_{cdc_N}[i]；若子模塊處于投入狀態，且子模塊的電容電壓低于下限值u_{c_Lim}，則子模塊電容電壓更新值保持原電容電壓值不變；最后對更新后的子模塊電容電壓u_{cdc_N}[i]進行排序，并選取電壓最低的N_{p,nx_opt}個子模塊投入；

若橋臂電流i_pnx0，子模塊的投入準則類似，對更新后的子模塊電容電壓u_{cdc_N}[i]進行排序，并選取電壓最高的N_{p,nx_opt}個子模塊投入。

3.根據權利要求1所述的模塊化多電平變換器能量分配故障容錯控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中，在環流準確跟蹤指令值基礎上疊加用于橋臂能量平衡控制的環流分量i_{zx_W}^ref，故橋臂環流代價函數更新為J₂'：

J₂'＝|i_zx(k+1)-(i_zx^ref(k+1)+i_{zx_W}^ref)|

由此，依據J₂'的最小值選取對應的投入個數。