一種mmc?hvdc低頻模型預(yù)測控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種MMC?HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，該方法將模型預(yù)測控制用于MMC?HVDC，該方法包括下列步驟：根據(jù)交流側(cè)電流的預(yù)測模型確定上下橋臂的投入子模塊數(shù)目；根據(jù)得到的上下橋臂的投入子模塊數(shù)目，進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化；基于電容電壓平衡和環(huán)流抑制這兩個控制目標(biāo)來確定指標(biāo)函數(shù)；將優(yōu)化后的開關(guān)狀態(tài)代入確定的指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行篩選，選出指標(biāo)函數(shù)最小值對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù)選中的開關(guān)狀態(tài)確定投入相應(yīng)的模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有開關(guān)狀態(tài)計(jì)算次數(shù)少、不用設(shè)置比例系數(shù)、開關(guān)頻率低、電流諧波畸變率低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
-種剛C-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種應(yīng)用于模塊化多電平高壓直流輸電系統(tǒng)的模型預(yù)測控制低頻控 審巧法，尤其是設(shè)及一種MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著新能源的大規(guī)模接入為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來困難，HVDC(high voltage direct current)和FACTS(flexible alternative current transmission systems)的大 規(guī)模使用可W在增強(qiáng)電網(wǎng)的供電可靠性、減小輸電線路損耗、增加輸電線路的輸電容量、為 清潔能源的大規(guī)模接入提供保障W及提高系統(tǒng)電能質(zhì)量等方面發(fā)揮重要作用，由于具備模 塊化結(jié)構(gòu)、易拓展、高效率、輸出諧波小等特點(diǎn)，MMC(modular multilevel converter)模塊 化多電平拓?fù)浔徽J(rèn)為是一種最適合應(yīng)用于高壓大功率電能變換與傳輸?shù)亩嚯娖綋Q流器拓 撲。
[0003] 模型預(yù)測控制是近年發(fā)展起來的一種新控制方法，利用系統(tǒng)離散模型，通過設(shè)置 指標(biāo)函數(shù)直接選擇開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)變量的直接跟蹤控制。模型預(yù)測控制在MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 中的研究也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，引起了國內(nèi)外學(xué)者的大量研究。J.Qin等人在IEEE Trans on Power Delivery期刊上發(fā)表的《Predictive Control of a Modular Multilevel Conve;rter for a Back-to-Back HVDC System》最先將模型預(yù)測控制用于MMC-HVDC，通過 對指標(biāo)函數(shù)權(quán)重系數(shù)的合理設(shè)計(jì)，很好的實(shí)現(xiàn)了多個系統(tǒng)參數(shù)的協(xié)調(diào)控制，但該方法存在 的問題是系統(tǒng)尋優(yōu)計(jì)算量大、平均開關(guān)頻率高、系統(tǒng)損耗大;J.W.Moon等人在IE趾Trans on F*ower Deliveiy期刊發(fā)表的《Model Predictive Control With a Reduced Number of Considered States in a Modular Multilevel Converter for HVDC System》通過優(yōu)化 開關(guān)狀態(tài)大幅減少開關(guān)狀態(tài)組合個數(shù)，上下橋臂投入模塊數(shù)同時(shí)調(diào)節(jié)(加一個或減一個)來 控制環(huán)流，再使用排序法實(shí)現(xiàn)電容電壓平衡控制，該方法一定程度上減少了系統(tǒng)計(jì)算量和 平均開關(guān)頻率，但較大的系統(tǒng)運(yùn)算量使數(shù)字控制仍然難W實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的是針對上述問題提供一種匪C-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法。
[0005] 本發(fā)明的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種匪C-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，該方法將模型預(yù)測控制用于匪C-HVDC，該 方法包括下列步驟：
[0007] 1)根據(jù)交流側(cè)電流的預(yù)測模型確定上下橋臂的投入子模塊數(shù)目；
[000引2)根據(jù)步驟1)中得到的上下橋臂的投入子模塊數(shù)目，進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化；
[0009] 3)基于電容電壓平衡和環(huán)流抑制運(yùn)兩個控制目標(biāo)確定指標(biāo)函數(shù)；
[0010] 4)將步驟2)中優(yōu)化后的開關(guān)狀態(tài)代入步驟3)中確定的指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行篩選，選出指 標(biāo)函數(shù)最小值對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)選中的開關(guān)狀態(tài)確定投入相應(yīng)的模塊。
[0011] 所述交流側(cè)電流的預(yù)測模型為：
[0014] 式中，Vpk和Vnk分別表示上下橋臂的電壓，其中k = a，b，c，Lp和Ln分別表示上下橋臂 的電抗器，L和R分別表示電網(wǎng)側(cè)感抗和阻抗，vk表示電網(wǎng)電壓，系統(tǒng)采樣時(shí)間為Ts，a、b、C為 交流電的Ξ相。
[0015] 所述上下橋臂的投入子模塊數(shù)目的計(jì)算步驟為：
[0016] 11)設(shè)定交流側(cè)電流的指定值為ik*(t巧S)，設(shè)定上下橋臂投入子模塊數(shù)目確定的 指標(biāo)函數(shù)G功Gi = ik*(t化)-ik(t+Ts);
[0017] 12)獲取上下橋臂輸出所有電壓值和系統(tǒng)檢測量；
[0018] 13)將步驟12)中獲取到的值帶入到交流側(cè)電流的預(yù)測模型，求得交流側(cè)電流預(yù)測 值；
[0019] 14)將步驟13)中求得的交流側(cè)電流預(yù)測值帶入到步驟11)中確定的指標(biāo)函數(shù)Gi進(jìn) 行評估，選出指標(biāo)函數(shù)最小值對應(yīng)的fmin，則上橋臂應(yīng)投入的子模塊數(shù)目為fmin，下橋臂應(yīng)投 入的子模塊數(shù)目為N-fmin，N為橋臂子模塊的總個數(shù)。
[0020] 所述開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化分為穩(wěn)定狀態(tài)下上橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化、穩(wěn)定狀態(tài)下下橋臂 開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化與動態(tài)情況下開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化，其中穩(wěn)定狀態(tài)下上橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化與 穩(wěn)定狀態(tài)下下橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化方法相同。
[0021 ]所述穩(wěn)定狀態(tài)下上橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化步驟為：
[0022] 21)定義變量，即定義np。。(t-Ts)為前一個時(shí)刻上橋臂投入子模塊個數(shù)，Sp(t-Ts)表 示前一個時(shí)刻上橋臂開關(guān)狀態(tài)組合，Sp[j](t-Ts)，表示前一個時(shí)刻上橋臂每個模塊的開關(guān) 狀態(tài)，其中j = 1 ???N，ηρ〇η( t)為當(dāng)前時(shí)刻上橋臂應(yīng)投入子模塊個數(shù)；
[0023] 22)設(shè)定初值，即設(shè)定a和b的初始值為0,分別計(jì)數(shù)開關(guān)狀態(tài)組合中為1和0的個數(shù)， A和B是空的NX腺隹的多維數(shù)組，用于存儲多個開關(guān)狀態(tài)組合；
[0024] 23)計(jì)算郵。。(*)-郵。。(*-了3)的值，若值為-1，進(jìn)入步驟24)，若值為1，則進(jìn)入步驟 25)，若值為0,則進(jìn)入步驟26);
[002引24)在j的初值小于N的情況下，將Sp[_j](t-Ts)中為"Γ的狀態(tài)依次賦值為"0"，每一 次循環(huán)只更新一個子模塊的開關(guān)狀態(tài)，并對a進(jìn)行累加，然后將Sp(t-Ts)的值存儲在數(shù)組A的 第a行中，重復(fù)進(jìn)行此項(xiàng)操作直至j的值大于N，則存儲結(jié)果為數(shù)組A，進(jìn)入步驟27);
[0026] 25)在j的初值小于N的情況下，將Sp[_j](t-Ts)中為"0"的狀態(tài)依次賦值為"Γ，每一 次循環(huán)只更新一個子模塊的開關(guān)狀態(tài)，并對b進(jìn)行累加，然后將Sp(t-Ts)的值存儲在數(shù)組B的 第b行中，重復(fù)進(jìn)行此項(xiàng)操作直至j的值大于N，則存儲結(jié)果為數(shù)組B，進(jìn)入步驟27);
[0027] 26)保持上一個時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)不變，存儲結(jié)果即為Sp(t-Ts)，進(jìn)入步驟27);
[0028] 27)將存儲結(jié)果賦值給Sp(t)，Sp(t)為當(dāng)前時(shí)刻上橋臂開關(guān)狀態(tài)組合。
[0029] 所述動態(tài)情況下開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化具體為:np〇n(t)-np〇n(t-Ts)的值為-1、0和1運(yùn)Ξ 個值中的一個，設(shè)置固定的開關(guān)狀態(tài)組合，組合數(shù)目小于N。
[0030] 所述確定指標(biāo)函數(shù)的具體步驟為：
[0031] 31)判斷電容電壓平衡和環(huán)流抑制運(yùn)兩個控制目標(biāo)是否一致，若一致，進(jìn)入步驟 32)，若不一致，進(jìn)入步驟33);
[0032] 32)選用電容電壓平衡控制指標(biāo)函數(shù)G2;
[0033] 33)選用電容電壓平衡和環(huán)流抑制的折中指標(biāo)函數(shù)G3。
[0034] 所述電容電壓平衡控制指標(biāo)函數(shù)G2關(guān)
其中&表示對應(yīng)子模塊的 投入或者切出狀態(tài)，ip(n)為上下橋臂電流，Vw為子模塊對應(yīng)的電容電壓。
[0035] 所述電容電壓平衡和環(huán)流抑制的折中指標(biāo)函數(shù)G3夫
山。為 MMC-HVDC的直流電壓。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0037] (1)進(jìn)行了開關(guān)狀態(tài)優(yōu)化，可W將開關(guān)狀態(tài)組合由傳統(tǒng)的C換減到1~N之間，開關(guān) 狀態(tài)的計(jì)算次數(shù)明顯減少；
[0038] (2)結(jié)合了環(huán)流與電容電壓的綜合控制，有效減小了開關(guān)狀態(tài)的冗余，大幅減小了 系統(tǒng)的運(yùn)算量；
[0039] (3)當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，相鄰兩個時(shí)刻橋臂的子模塊投入數(shù)目差值為-1、0和 1，因此在每一次的開關(guān)狀態(tài)更新中，至多改變一個子模塊的開關(guān)狀態(tài)，就能夠滿足系統(tǒng)需 求，運(yùn)樣的操作降低了功率器件的平均開關(guān)頻率，減小了系統(tǒng)的損耗。
【附圖說明】
[0040] 圖1為MMC的主電路圖；
[0041 ]圖2為上下橋臂投入子模塊數(shù)計(jì)算流程圖；
[0042] 圖3為上橋臂開關(guān)狀態(tài)更新流程圖；
[0043] 圖4為MMC低頻模型預(yù)測控制方法圖；
[0044] 圖5為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后直流側(cè)兩端電流圖；
[0045] 圖6為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后兩端變換器有功功率圖；
[0046] 圖7為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC1交流側(cè)電流圖；
[0047] 圖8為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC2交流側(cè)電流圖；
[004引圖9為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC1的A相上橋臂電容電壓圖；
[0049] 圖10為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC2的A相上橋臂電容電壓圖；
[0050] 圖11為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC1的A相橋臂環(huán)流圖；
[0051 ]圖12為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC2的A相橋臂環(huán)流圖；
[0052] 圖13為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC1的A相上下橋臂電流圖；
[0053] 圖14為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC2的A相上下橋臂電流圖；
[0054] 圖15為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后直流側(cè)電壓圖；
[0055] 圖16為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC1交流電流頻譜圖；
[0056] 圖17為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后MMC2交流電流頻譜圖；
[0057] 圖18為低開關(guān)頻率運(yùn)行仿真后開關(guān)頻態(tài)圖；
[0化引其中，1為離散狀態(tài)預(yù)測模型，2為指標(biāo)函數(shù)Gi，3為指標(biāo)函數(shù)G2或G3。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例W本發(fā)明技術(shù)方案 為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實(shí)施例。
[0060] 如圖1所示為MMC的主電路圖，則MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法如圖4所示，其具 體實(shí)現(xiàn)過程是：
[0061] 第一步:根據(jù)交流側(cè)電流的預(yù)測模型確定每個橋臂的投入子模塊數(shù)目。
[0062] 其特征在于，根據(jù)MMC拓?fù)涞碾x散狀態(tài)模型，網(wǎng)側(cè)電流預(yù)測值的表達(dá)式為：
[0065] 式中，vpk和vnk分別表示上下橋臂的電壓，其中k = a，b，C，Lp和Ln分別表示上下橋臂 的電抗器，L和R分別表示電網(wǎng)側(cè)感抗和阻抗，vk表示電網(wǎng)電壓，系統(tǒng)采樣時(shí)間為Ts。
[0066] 并網(wǎng)電流的指令值設(shè)定為ik^t+Ts)，上下橋臂投入子模塊數(shù)確定的指標(biāo)方程設(shè) 為：
[0067] Gi = ik*(t+Ts)-ik(t 巧 S)
[0068] 上下橋臂投入子模塊數(shù)確定的框圖如圖2所示，其具體實(shí)現(xiàn)過程是，將表1所示的 上下橋臂輸出所有電壓值和系統(tǒng)檢測量代入并網(wǎng)電流預(yù)測值表達(dá)式求得網(wǎng)側(cè)電流預(yù)測值， 然后將網(wǎng)側(cè)電流預(yù)測值帶入指標(biāo)函數(shù)Gl進(jìn)行評估，選出指標(biāo)函數(shù)Gl最小值對應(yīng)的即 為上橋臂應(yīng)投入的子模塊數(shù)目，則N-fmin則為下橋臂應(yīng)投入的子模塊數(shù)目。
[0069] 表1所有開關(guān)狀態(tài)下的上下橋臂輸出電壓值
[0073] 第二步:開關(guān)狀態(tài)優(yōu)化。
[0074] 當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，相鄰兩個時(shí)刻每個橋臂子模塊投入數(shù)目差值為-1、0和1 就可W滿足系統(tǒng)需求，因此在每一次的開關(guān)狀態(tài)更新中，每個橋臂至多改變一個模塊的開 關(guān)狀態(tài)即可，通過運(yùn)種方式，可W根據(jù)上一個時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)計(jì)算出所有新的開關(guān)狀態(tài)，上 下橋臂的開關(guān)狀態(tài)更新方式相同，W上橋臂的開關(guān)狀態(tài)更新方式為例，其具體實(shí)現(xiàn)方式如 圖3所示:npnn(t-Ts)為前一個時(shí)刻上橋臂投入子模塊個數(shù)，Sp(t-Ts)表示前一個時(shí)刻上橋臂 開關(guān)狀態(tài)組合，Sp[j](t-Ts)表示前一個時(shí)刻上橋臂每個模塊的開關(guān)狀態(tài)，npon(t)為當(dāng)前時(shí) 刻上橋臂應(yīng)投入子模塊個數(shù)，a和b的初始值為0,分別用于計(jì)數(shù)開關(guān)狀態(tài)組合中為1和ο的個 數(shù)，A和Β是一個多維數(shù)組，用于存儲多個的開關(guān)狀態(tài)組合。當(dāng)np〇n(t)-np〇n(t-Ts)的值為-1 時(shí)，將Sp[j](t-Ts)中為"Γ的狀態(tài)依次賦值為"0"(每一次的循環(huán)中只更新一個子模塊的開 關(guān)狀態(tài)），然后將新的開關(guān)狀態(tài)組合存儲在數(shù)組A中；當(dāng)np〇n(t)-np〇n(t-Ts)的值為1時(shí)，反之 將Sp[j](t-Ts)中為"0"的狀態(tài)依次賦值為"Γ，所有開關(guān)狀態(tài)組合存儲在數(shù)組B中；當(dāng)ηροη (t)-npnn(t-Ts)的值為加寸，保持上一個時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)不變。最后將存儲結(jié)果賦值給Sp(t)， W生成所有可能的開關(guān)狀態(tài)組合。下橋臂在穩(wěn)定狀態(tài)下的開關(guān)狀態(tài)更新方式同上橋臂。
[007引當(dāng)系統(tǒng)處于動態(tài)情況下，np0n(t)-np0n(t-Ts)會跳出-1、0和設(shè)S個值，兼顧考慮控 制效果和計(jì)算量，可設(shè)置固定幾組開關(guān)狀態(tài)組合，參與后續(xù)電容電壓平衡與環(huán)流抑制指標(biāo) 函數(shù)的尋優(yōu)計(jì)算。舉例說明：N=10、np。n(t)=4，可設(shè)置少于10個的開關(guān)狀態(tài)組合，若個數(shù)為 3,則：
[0076] Sp(t) = [l 00100101 0；0 10010010 1；! 01001001 0]
[0077] 狀態(tài)設(shè)置應(yīng)使"Γ和"0"分散，如此有助于功率器件開關(guān)頻率的平均化。
[0078] 第Ξ步:電容電壓平衡及環(huán)流抑制的綜合控制。
[0079] 電容電壓平衡控制指標(biāo)函數(shù)：
[0080]
[0081] 其中&表示對應(yīng)子模塊的投入或者切出狀態(tài)；ip(n)為上橋臂、下橋臂電流;Vw為子 模塊對應(yīng)的電容電壓;N為橋臂子模塊個數(shù)。
[0082] 電容電壓平衡和環(huán)流抑制運(yùn)兩個控制目標(biāo)有重合和沖突的地方，當(dāng)兩個控制目標(biāo) 一致時(shí)，直接選用電容電壓平衡的指標(biāo)函數(shù)G2,當(dāng)兩個控制目標(biāo)沖突時(shí)可W選用一個折中 的指標(biāo)函數(shù)來同時(shí)滿足運(yùn)兩個控制目標(biāo)。
[0083] 電容電壓平衡和環(huán)流抑制的折中指標(biāo)函數(shù)為：
[0084]
[0085] 當(dāng)電容電壓平衡和環(huán)流抑制控制兩個控制目標(biāo)沖突時(shí)，應(yīng)當(dāng)投入電容電壓處于中 間位置的子模塊來滿足運(yùn)兩個控制目標(biāo)。
[0086] 綜上所述，電容電壓平衡和環(huán)流抑制的指標(biāo)函數(shù)選取表如表2所示：
[0087] 將根據(jù)圖3得到的開關(guān)狀態(tài)代入根據(jù)表2規(guī)則選取的指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行篩選，選出指標(biāo) 函數(shù)最小值對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，W此來確定系統(tǒng)下一個時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)。
[0088] 表2電容電壓平衡和環(huán)流抑制的指標(biāo)函數(shù)選取表
[0089]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，該方法將模型預(yù)測控制用于MMC-HVDC，其特 征在于，該方法包括下列步驟： 1) 根據(jù)交流側(cè)電流的預(yù)測模型確定上下橋臂的投入子模塊數(shù)目； 2) 根據(jù)步驟1)中得到的上下橋臂的投入子模塊數(shù)目，進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化； 3) 基于電容電壓平衡和環(huán)流抑制這兩個控制目標(biāo)確定指標(biāo)函數(shù)； 4) 將步驟2)中優(yōu)化后的開關(guān)狀態(tài)代入步驟3)中確定的指標(biāo)函數(shù)進(jìn)行篩選，選出指標(biāo)函 數(shù)最小值對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)選中的開關(guān)狀態(tài)確定投入相應(yīng)的模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述交流側(cè)電 流的預(yù)測模型為：式中，vPk和vnk分別表示上下橋臂的電壓，其中k = a，b，c，Lp和Ln分別表示上下橋臂的電 抗器，L和R分別表不電網(wǎng)側(cè)感抗和阻抗，vk表不電網(wǎng)電壓，系統(tǒng)米樣時(shí)間為Ts，a、b、c為交流 電的三相。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述上下橋臂 的投入子模塊數(shù)目的計(jì)算步驟為： 11) 設(shè)定交流側(cè)電流的指定值為i^(t+Ts)，設(shè)定上下橋臂投入子模塊數(shù)目確定的指標(biāo) 函數(shù)61為61 = 115*(七+1'3)-115(七+1'3) ; 12) 獲取上下橋臂輸出所有電壓值和系統(tǒng)檢測量； 13) 將步驟12)中獲取到的值帶入到交流側(cè)電流的預(yù)測模型，求得交流側(cè)電流預(yù)測值； 14) 將步驟13)中求得的交流側(cè)電流預(yù)測值帶入到步驟11)中確定的指標(biāo)函數(shù)&進(jìn)行評 估，選出指標(biāo)函數(shù)最小值對應(yīng)的f min，則上橋臂應(yīng)投入的子模塊數(shù)目為fmin，下橋臂應(yīng)投入的 子模塊數(shù)目為N_fmin，N為橋臂子模塊的總個數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述開關(guān)狀態(tài) 的優(yōu)化分為穩(wěn)定狀態(tài)下上橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化、穩(wěn)定狀態(tài)下下橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化與動態(tài) 情況下開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化，其中穩(wěn)定狀態(tài)下上橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化與穩(wěn)定狀態(tài)下下橋臂開關(guān) 狀態(tài)的優(yōu)化方法相同。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述穩(wěn)定狀態(tài) 下上橋臂開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化步驟為： 21) 定義變量，即定義npcin(t-Ts)為前一個時(shí)刻上橋臂投入子模塊個數(shù)，SP(t-T s)表示前 一個時(shí)刻上橋臂開關(guān)狀態(tài)組合，SP[ j ] (t-Ts)，表示前一個時(shí)刻上橋臂每個模塊的開關(guān)狀態(tài)， 其中j = 1 〃·Ν，ηΡ〇η( t)為當(dāng)前時(shí)刻上橋臂應(yīng)投入子模塊個數(shù)； 22) 設(shè)定初值，即設(shè)定a和b的初始值為0,分別計(jì)數(shù)開關(guān)狀態(tài)組合中為1和0的個數(shù)，A和B 是空的NXN維的多維數(shù)組，用于存儲多個開關(guān)狀態(tài)組合； 23) 計(jì)算npcin(t)-npcin(t-Ts)的值，若值為-1，進(jìn)入步驟24)，若值為1，則進(jìn)入步驟25)，若 值為〇,則進(jìn)入步驟26); 24) 在j的初值小于N的情況下，將SP[ j ] (t-Ts)中為"Γ的狀態(tài)依次賦值為"Ο"，每一次循 環(huán)只更新一個子模塊的開關(guān)狀態(tài)，并對a進(jìn)行累加，然后將S P(t_Ts)的值存儲在數(shù)組Α的第a 行中，重復(fù)進(jìn)行此項(xiàng)操作直至j的值大于N，則存儲結(jié)果為數(shù)組A，進(jìn)入步驟27); 25) 在j的初值小于N的情況下，將SP[ j ] (t-Ts)中為"0"的狀態(tài)依次賦值為"Γ，每一次循 環(huán)只更新一個子模塊的開關(guān)狀態(tài)，并對b進(jìn)行累加，然后將S P(t-Ts)的值存儲在數(shù)組B的第b 行中，重復(fù)進(jìn)行此項(xiàng)操作直至j的值大于N，則存儲結(jié)果為數(shù)組B，進(jìn)入步驟27); 26) 保持上一個時(shí)刻的開關(guān)狀態(tài)不變，存儲結(jié)果即為SP(t-Ts)，進(jìn)入步驟27); 27) 將存儲結(jié)果賦值給SP(t)，SP(t)為當(dāng)前時(shí)刻上橋臂開關(guān)狀態(tài)組合。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的匪C-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述動態(tài)情況 下開關(guān)狀態(tài)的優(yōu)化具體為:π Ρ〇η(υ-ηΡ〇ηα-Τ8)的值為_1、0和1這三個值中的一個，設(shè)置固定 的開關(guān)狀態(tài)組合，組合數(shù)目小于Ν。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MMC-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述確定指標(biāo) 函數(shù)的具體步驟為： 31) 判斷電容電壓平衡和環(huán)流抑制這兩個控制目標(biāo)是否一致，若一致，進(jìn)入步驟32)，若 不一致，進(jìn)入步驟33); 32) 選用電容電壓平衡控制指標(biāo)函數(shù)G2; 33) 選用電容電壓平衡和環(huán)流抑制的折中指標(biāo)函數(shù)G3。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的匪C-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述電容電壓 平衡控制指標(biāo)函數(shù)62為，其中&表示對應(yīng)子模塊的投入或者切出狀態(tài)，iP(n) 為上下橋臂電流，vd為子模塊對應(yīng)的電容電壓。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的匪C-HVDC低頻模型預(yù)測控制方法，其特征在于，所述電容電壓 平衡和環(huán)流抑制的折中指標(biāo)函數(shù)G3為仙。為MMC-HVDC的直流電壓。
【文檔編號】H02M7/49GK106059355SQ201610377544
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】楊興武, 冀紅超, 甘偉, 李芬, 薛花, 王育飛
【申請人】上海電力學(xué)院