基于模块统一脉宽调制的模块化多电平变换器优化模型预测控制  被引量:8

Submodule Unified Pulse Width Modulated Based Optimized Model Predictive Control for Modular Multilevel Converters

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作  者:郭国胜[1] 戴鹏[1] 公铮[1] 

机构地区:[1]中国矿业大学信息与电气工程学院,江苏省徐州市221116

出  处:《中国电机工程学报》2017年第5期1478-1488,共11页Proceedings of the CSEE

基  金:国家自然科学基金项目(51377160);江苏青蓝工程资助项目(04150020)~~

摘  要:针对模块化多电平变换器传统模型预测算法(model predictive control,MPC)计算量大、权重因子调节复杂的问题,提出了一种优化的模型预测控制策略。通过控制各相上、下桥臂导通子模块的个数,控制交流侧电流快速跟随给定值,并抑制模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)内部环流。同时,基于子模块电容电压排序算法,稳定各子模块电容电压。相较于传统的MMC模型预测控制方法,该方法无需求解价值函数,很大程度上降低了控制器的运算量,同时有效控制了相电流、环流与子模块电容电压,适用于控制性能要求较高的场合。借助模块化多电平逆变器仿真模型与实验样机验证所提算法的有效性。结果表明,优化后的模型预测算法能有效抑制环流,维持子模块电容电压稳定,相电流快速跟随给定值,同时很大程度上减少了控制系统的计算量。Aiming at reducing the computational time and the number of weight factors, this paper proposed an optimized model predictive control. By controlling the driving signal of the corresponding IGBTs, this method can make phase current follow the given value at a fast speed and inhibit the circulating current. Also it can achieve a stable submodule capacitor voltage by using a submodule capacitor voltage sorting method. Compared with the traditional model predictive control, this method doesn't need the cost function, and can reduce computation time. In addition, it can effectively control the phase current, circulating current and submodule capacitor voltage. It can be widely used in the occasion of high requirements. Finally the effectiveness of the proposed algorithm is verified by the simulation model of the modular multilevel converter and the experimental prototype.

关 键 词:模块化多电平变换器 模型预测控制 模块统一脉宽调制 电容电压排序 

分 类 号:TM46[电气工程—电器]

 

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