基于模型预测控制的MMC-HVDC系统控制策略研究

代高富，符金伟，周 胜，张冬凯



基于模型预测控制的MMC-HVDC系统控制策略研究

代高富1，符金伟2，周 胜1，张冬凯1

(1.西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031；2.中国电力科学研究院，北京 100192)

为提高基于模块化多电平换流器的直流输电系统(MMC-HVDC)电流内环的动态响应速度，提出了一种MMC-HVDC系统的模型预测控制(Model predictive control, MPC)方法。该方法通过预测模型、反馈校正和滚动优化得到最优的电压控制量，克服了传统双闭环控制PI参数整定困难和动态响应慢的问题。针对外环PI控制器参数对系统参数敏感的问题，对PI控制器参数进行了自适应调整，根据控制器的输入偏差和输出的大小来调整PI参数，提高了控制器的鲁棒性。针对子模块电容的均压问题，采用了基于排序法的最近电平调制(NLM)均压调制算法，有效地实现了子模块电容电压的平衡。最后，通过Matlab/Simulink平台搭建了5电平的MMC-HVDC系统仿真模型。仿真结果表明了该控制策略的有效性和可行性。

模块化多电平变换器；MPC；准比例谐振；参数自适应；NLM

0 引言

2001年，德国学者首次提出了模块化多电平换流器(Modular multilevel converter，MMC)，这种新型多电平结构因为具有公共直流母线、高度模块化、易于级联、输出波形好等优点得到了广泛的关注，并成功应用于柔性直流输电领域[1]。目前，对MMC-HVDC系统的研究主要集中于拓扑结构、控制策略、子模块电容均压、环流的抑制等方面[2-5]。文献[6]提出了基于0变换的双闭环控制方式，实现了有功和无功的独立控制，由于外环和内环都用到了PI控制器，调节时间长且PI参数整定困难；……