多模块多电平高压换流阀的控制方法及装置与流程

本申请涉及换流阀控制，具体涉及多模块多电平高压换流阀的控制方法及装置。

背景技术：

1、多模块多电平高压换流阀系统是指以板桥子模块为控制核心的高压换流系统，由晶闸管和其他辅助元件构成，典型的多模块多电平高压换流阀系统组成元件如下：(1)给定元件。包括电子元件，如半桥子模块，电阻，电感等，对桥臂电压进行控制；也可以是全桥子模块和钳位双子模块。(2)反馈检测模块。用来读取并网电压电流，反馈给控制器。它可以是电压计和电流计。(3)park变换模块。它将电网模型进行park变换并用于后续信号计算，将其从abc轴转换到dq轴上来，它可以是单独模块也可以是一个信号乘矩阵。(4)锁相环模块。获取电网中电压频率，可以是频率获取模块也可以是一个给定的常量。(5)信号计算。外环控制器对经park变换的信号解耦后进行计算得到有功无功功率有功无功电动势和有功电压等，并计算得出内环所需的参考有功无功参考电流。(6)信号跟踪。内环控制器中应用mpc控制器对外环控制器中计算得出的电流轨迹进行跟踪计算得出有功无功电动势，并进行反park变换，经环流控制抑制后为上下桥臂提供参考电压。被控对象晶闸管在pwm波信号下开启与闭合进而控制桥臂电压。

2、多模块多电平高压换流阀模型预测控制器的基本原理是：利用一个已有的模型、系统当前的状态和未来的控制量，来预测系统未来的输出，然后与我们期望的系统输出做比较，得到一个损失函数，即：

3、损失函数＝(未来输出(模型，未来控制量，当前状态)-期望输出)^2

4、由于上式中模型、当前状态、期望输出都是已知的，因此只有未来控制量一个自变量。因此如何得到准确的未来控制量，对提高多模块多电平高压换流阀系统的控制准确率和控制效率，都有极大的帮助。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题的至少之一，本申请实施例提供一种多模块多电平高压换流阀的控制方法及装置。

2、根据本申请实施例的第一方面，本申请提供一种多模块多电平高压换流阀的控制方法，所述方法包括：

3、获取高压换流阀的目标输出参数以及当前系统状态参数；

4、根据所述目标输出参数、所述当前系统状态参数以及预先创建的模型预测控制器确定预测时域的控制量；

5、根据所述控制量对所述高压换流阀进行控制。

6、在一实施例中，所述方法还包括创建所述模型预测控制器的步骤，具体包括：

7、建立所述高压换流阀在abc坐标系下的时域数学模型；

8、对abc坐标系下的时域数学模型进行派克变换，得到所述高压换流阀在dq坐标系下的时域数学模型；

9、对所述dq坐标系下的时域数学模型进行解耦，得到模型预测控制器。

10、在一实施例中，所述方法还包括：

11、获取所述模型预测控制器的状态方程；

12、采用前向欧拉法将所述状态方程离散化。

13、在一实施例中，所述根据所述目标输出参数、所述当前系统状态参数以及预先创建的模型预测控制器确定预测时域的控制量，包括：

14、根据离散化后的状态方程以及所述当前系统状态参数确定预测时域的预测系统状态参数；

15、根据所述预测系统状态参数、所述目标输出参数以及预设的优化目标函数确定预测时域的控制量。

16、根据本申请实施例的第二方面，本申请提供一种多模块多电平高压换流阀的控制装置，所述装置包括：

17、参数获取模块，用于获取高压换流阀的目标输出参数以及当前系统状态参数；

18、控制量确定模块，用于根据所述目标输出参数、所述当前系统状态参数以及预先创建的模型预测控制器确定预测时域的控制量；

19、控制模块，用于根据所述控制量对所述高压换流阀进行控制。

20、在一实施例中，所述装置还包括模型创建模块，用于创建所述模型预测控制器，具体用于：

21、建立所述高压换流阀在abc坐标系下的时域数学模型；

22、对abc坐标系下的时域数学模型进行派克变换，得到所述高压换流阀在dq坐标系下的时域数学模型；

23、对所述dq坐标系下的时域数学模型进行解耦，得到模型预测控制器。

24、在一实施例中，所述控制量确定模块包括状态方程离散化单元，用于：

25、获取所述模型预测控制器的状态方程；

26、采用前向欧拉法将所述状态方程离散化。

27、在一实施例中，所述控制量确定模块还包括：

28、系统状态参数预测单元，用于根据离散化后的状态方程以及所述当前系统状态参数确定预测时域的预测系统状态参数；

29、控制量预测单元，用于根据所述预测系统状态参数、所述目标输出参数以及预设的优化目标函数确定预测时域的控制量。

30、根据本申请实施例的第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请提供的任一多模块多电平高压换流阀的控制方法。

31、根据本申请实施例的第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本申请提供的任一多模块多电平高压换流阀的控制方法。

32、本申请的多模块多电平高压换流阀的控制方法及装置，能够实现内环对外环中的参考电流信号进行实时跟踪，提高对参考电流的稳定小误差跟踪能力，进而提高多模块多电平换流阀的转换精度。

技术特征：

1.一种多模块多电平高压换流阀的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，创建所述模型预测控制器的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标输出参数、所述当前系统状态参数以及预先创建的模型预测控制器确定预测时域的控制量，包括：

5.一种多模块多电平高压换流阀的控制装置，其特征在于，所述装置包括：

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括模型创建模块，用于创建所述模型预测控制器，具体用于：

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制量确定模块包括状态方程离散化单元，用于：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制量确定模块还包括：

9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的多模块多电平高压换流阀的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的多模块多电平高压换流阀的控制方法。

技术总结
本申请公开了一种多模块多电平高压换流阀的控制方法及装置，涉及换流阀控制技术领域。该方法包括：获取高压换流阀的目标输出参数以及当前系统状态参数；根据所述目标输出参数、所述当前系统状态参数以及预先创建的模型预测控制器确定预测时域的控制量；根据所述控制量对所述高压换流阀进行控制。本申请的多模块多电平高压换流阀的控制方法及装置，能够实现内环对外环中的参考电流信号进行实时跟踪，提高对参考电流的稳定小误差跟踪能力，进而提高多模块多电平换流阀的转换精度。

技术研发人员：胡应宏
受保护的技术使用者：国网冀北电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16