基于MPC的MMC-HVDC子模塊均壓控制策略

張明光， 李波

(1.蘭州理工大學 電氣工程與信息工程學院，甘肅 蘭州 730050；2.甘肅省工業過程先進控制重點實驗室，甘肅 蘭州 730050； 3.蘭州理工大學 電氣與控制工程國家級實驗教學示范中心，甘肅 蘭州 730050)

0 引 言

模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)作為一種新型的電壓源型換流器結構[1]，采用子模塊SM(Sub-Module)級聯型拓撲，其模塊化結構易于擴展，可通過增加或減少串聯子模塊的數量，靈活地改變應用的電壓等級[2]。與傳統兩電平或三電平電壓源換流器(Voltage Source Converter，VSC)相比，MMC開關頻率較低，輸出電流的諧波含量少，對電力電子開關的一致性要求較低[3-4]，在高壓直流輸電領域具有廣闊的應用前景[5]。通過對直流輸電MMC不對稱電網下的控制策略研究，對于提高MMC在電網故障時的運行能力具有重要意義。

目前，國內外對MMC開展的研究十分廣泛，對于系統的控制策略和子模塊電容電壓均衡問題一直是研究的重點。傳統的基于雙閉環矢量控制中，內環電流控制器通過調節換流器輸出電壓，使dq軸電流快速跟蹤其參考值，外環控制器可依據有功和無功功率，以及直流電壓等參考值，計算內環電流控制器的dq軸電流參考值[6-7]，此方法存在PI參數整定困難和動態響應慢的問題。文獻[8]推導了基于兩相靜止坐標系的模塊化多電平換流器高壓直流輸電系統的數學模型。然而，該方法的控制性能受PR參數影響，只有選擇恰當的PR參數才能達到預期的控制效果。與傳統的線性控制器相比，MPC控制具有設計簡單，易于實現多目標控制，以及較高的動態性能指標等優點?！?br>