[发明专利]一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：

1)基于模块化多电平变换器的子模块在电压理想状态下的插入个数寻优和电压波动范围，确定子模块插入个数范围的优化控制集，所述子模块包括上桥臂子模块和下桥臂子模块，

2)在步骤1)中确定的优化控制集范围内，通过模型预测控制方法进行寻优，确定子模块的最优插入个数，

3)根据步骤2)确定的最优插入个数，实现模块化多电平变换器的桥臂电压平衡并生成PWM开关信号，实现模块化多电平变换器的模型预测控制；

所述步骤1)包括：

11)在电压理想状态下，进行初步预测寻优，确定上桥臂子模块和下桥臂子模块的理想最优插入个数，

12)基于上桥臂子模块和下桥臂子模块引起的电压波动，修正步骤11)中得到的理想最优插入个数，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块插入个数的优化控制集。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述初步预测寻优的目标函数为：

其中，G为初步预测寻优的目标函数，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，i^ref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，j为电流对应的相数。

3.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述理想最优插入个数为：

其中，N_p1为上桥臂子模块的理想最优插入个数，N_n1为下桥臂子模块的理想最优插入个数，V_dc为模块化多电平变换器的直流侧电压，为上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压差，N为上桥臂子模块和下桥臂子模块的个数总和，j为电流对应的相数。

4.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤12)包括：

121)根据上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动范围，得到上桥臂子模块和下桥臂子模块的电压波动因子；

122)基于步骤11)确定的理想最优插入个数，建立上桥臂子模块和下桥臂子模块的插入个数和电压波动因子之间的关系，得到优化控制集。

5.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述优化控制集具体为：

其中，n_pj为上桥臂子模块的插入个数范围，n_nj为下桥臂子模块的插入个数范围，ε_p为上桥臂子模块的电压波动因子，ε_n为下桥臂子模块的电压波动因子，N_p1为上桥臂子模块的理想插入个数，N_n1为下桥臂子模块的理想插入个数，round为取整函数。

6.根据权利要求1所述的模块化多电平变换器的优化控制集模型预测控制方法，其特征在于，所述模型预测控制方法进行寻优的目标函数为：

其中，J为模型预测控制方法进行寻优的目标函数，λ₁为模块化多电平变换器交流侧电流的权重因子，λ₂为模块化多电平变换器桥臂环流的权重因子，k为寻优时刻，i为模块化多电平变换器交流侧的电流预测值，i^ref为模块化多电平变换器交流侧的电流参考值，i_diff为模块化多电平变换器桥臂环流的预测值，为模块化多电平变换器桥臂环流的参考值，j为电流对应的相数。