模块化多电平换流器下的直流潮流控制器预测控制与优化研究

本文主要探讨了多端口线间直流潮流控制器（MI-PFC）在直流电网中的应用及其预测控制策略的研究。在当前直流电网系统中，当线路数量超过换流站的数量时，传统的换流站控制方式会面临挑战，无法独立控制所有线路的潮流。为了提高系统的灵活性和控制能力，新型电力电子装置——直流潮流控制器被引入，其中线间直流潮流控制器因其小型化、低成本和易于安装等特点备受关注。 首先，文章详细解析了模块化多电平换流器（MMC）的结构和工作原理，这是MI-PFC的基础。作者进一步阐述了IDCPFC（线间直流潮流控制器）的拓扑设计和工作机制，构建了一个通用的IDCPFC数学模型。通过对现有控制策略的分析，如其优点和局限性，论文指出模型预测控制在DCPFC领域的潜力，特别是对于解决直流电网中的复杂控制问题。 具体到MI-PFC，作者提出了一个针对多端口结构的模型预测控制策略。通过建立含有三端口MI-PFC的四端直流电网动态数学模型，利用前向欧拉法将其离散化，确保了控制信号与实际响应的精确对应。仿真验证结果证实了模型的有效性和准确性。在设计过程中，论文着重于控制目标的设定，比如线路电流和桥臂电压的管理，通过引入权重因子实现了多目标控制问题的统一处理。 论文的核心部分在于使用MATLAB/Simulink平台，构建了包含ISI-DCPFC（电感共用式线间直流潮流控制器）的三端直流电网电磁暂态模型，通过仿真分析来验证MI-PFC的控制性能和所建立的数学模型。这一过程不仅验证了理论分析的实用性，也为实际直流电网的优化控制提供了技术支持。 本文深入研究了线间直流潮流控制器的结构、控制策略以及模型预测在多端口系统中的应用，通过理论建模、仿真分析和实际案例，为提高直流电网的控制效率和灵活性提供了创新的解决方案。