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专利号: 2019101873173
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种融合自适应环流抑制的无模型自适应迭代学习MMC变流器控制方法,其特征在于,它包括以下步骤:

1)电压外环无模型自适应迭代学习控制

①在每个采样周期开始的时刻,对MMC变流器直流侧电压udc进行采样;

②将给定电压值 与udc送入电压控制环,得到电流指令信号idref,电压外环无模型自适应迭代学习控制方法依据公式(1)-公式(5)进行计算;

公式(1)-公式(5)中,n∈[1,2,3,…]是采样点数;ε∈[0.00001,0.5]是允许控制误差;

μ∈(0,100)和μ′∈(0,100)是响应速度系数;η∈(0,2]、ρ∈(0,1]是步长因子;β∈(0,1)是学习增益系数;||是“或”逻辑符号;||是绝对值运算符号;φ(1)∈(0,100)是常数,是计算过程中间参数φ(n)、φ(n-1)的初始计算值;下标k是迭代次数;ek(n)是n时刻第k次迭代的跟踪误差;ek-1(n)是n时刻第(k-1)次迭代的跟踪误差;udc.k是第k次迭代得到的MMC变流器直流电压值; Δudc.k、 是计算过程的中间参数;

2)电流内环无模型自适应预测控制

①在每个采样周期开始的时刻,对变流器网侧三相电流ij、三相电压uj分别进行采样,其中,下标j表示A、B、C三相;

②依据公式(6)中的DQ逆变换矩阵Tdq→abc,将idref、0经DQ逆变换计算得到三相电流指令信号ijref,其中,下标中的j表示电网中电压或电流的A、B、C三相,θ是将MMC变流器网侧三相电压uj经过锁相环得到的相位角;

③将ijref与网侧三相电流ij分别送入三相电流控制内环中,得到输出信号ej_ref,其中,下标中的j表示A、B、C三相;

电流内环无模型自适应预测控制依据公式(7)-公式(12)进行计算;

ej_ref(n)=ej_ref(n-1)+ET(n)Δej_ref(n)        (11)公式(7)-公式(11)中,N∈[1,2,…,10]是预测步长;p∈[2,…,N]是预测阶数;λ∈(0,

100)是超调响应系数;M∈(0,20)是自回归系数限制阈值;Nu∈[1,2,…,N]是控制时域常数;()-1是矩阵求逆运算符号;|| ||2是2范数运算符号;()T是向量或矩阵的转置运算符号;I是Nu×Nu维单位矩阵;E是N×1维单位向量;θ1(1),…θp(1)是介于0和1之间的p个常数;

Δej_ref、τ、和θl,l∈[1,2,…p]是计算过程中的中间参数;Θ、Φ、A、Δej_ref、ijref是计算过程中的向量或矩阵;公式(7)、公式(9)中的sign[]函数依据公式(12)进行定义;公式(12)中x是sign[]函数中的变量;

3)自适应环流抑制控制

①在每个采样周期开始的时刻,对MMC变流器三相上桥臂电流ijp、下桥臂电流ijn进行采样,再对MMC变流器网侧AB相间的线电压进行采样,得到uab,接着,依据公式(13)进行计算,得到三相环流ij_cir,ij_cir=0.5×(ijp+ijn)         (13)其中,下标中的j表示A、B、C三相;

②依据公式(13)中的变换矩阵Tabc→αβ0对三相桥臂环流ij_cir作αβ0变换,得到静止坐标系下αβ0三个坐标值iα、iβ、i0;

③依据公式(15)进行计算,得到静止坐标系下环流抑制指令信号i′α、i′β、i′0;

④基于自适应窗长算法得到网侧线电压信号频域分析窗长,再基于离散傅立叶变换对网侧线电压信号作频域分析,得到网侧电压信号的基波频率ω0;

⑤依据自适应环流抑制控制的传递函数,即公式(16)对i′α、i′β、i′0分别作自适应环流抑制控制,得到对应的静止坐标系下的环流抑制电压指令信号eα、eβ、e0,再经过αβ0反变换得到环流抑制补偿电压ejk_ref,其中,下标中的j表示A、B、C三相;

公式(16)中,KP是比例增益系数,KR是谐振增益系数,ωc是谐振带宽截止角频率,nmax∈[1,50]是环流中主要的谐波中最高谐波次数,s是频域分析的复参数, 是求和运算符号,表示对中括号[]中的量进行从k=1到k=nmax的求和运算;

依据公式(17)、公式(18),得到三相上桥臂参考电压ujp_ref和下桥臂参考电压ujn_ref,将ujp_ref、ujn_ref进行载波移相调制,并应用子模块电压均衡算法,得到MMC变流器控制脉冲信号;

ujp_ref=0.5udc-ejk_ref-ej_ref          (17)ujn_ref=0.5udc-ejk_ref+ej_ref           (18)其中,下标中的j表示A、B、C三相。