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低频工况下MMC模型的预测控制策略：桥臂能量补偿

目录

一、内容描述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

二、低频工况下MMC模型概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

MMC模型简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

低频工况特点分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

三、预测控制策略原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

预测控制概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

MMC模型中的预测控制策略．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

四、桥臂能量补偿技术研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

桥臂能量流动分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

能量补偿原理及方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

（1）传统能量补偿方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

（2）新型能量补偿技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

五、基于桥臂能量补偿的MMC模型预测控制策略设计．．．．．．．．．．．．16

策略设计思路．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17

策略具体实现步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

（1）系统建模与参数设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

（2）预测模型构建与优化算法设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

（3）控制指令生成与优化调整策略设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

六、实验验证与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23

实验平台搭建与实验方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

实验结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

七、结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

研究成果总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29

研究不足之处及改进方向建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

一、内容描述

在电力系统中，直流输电（DirectCurrentTransmission，简称DC）是一种高效且环保的电力传输方式。其中多端直流输电系统（Multi-EndDirectCurrentTransmissionSystem）因其具有更高的可靠性、灵活性和经济性而受到广泛关注。然而在实际应用过程中，由于各种复杂因素的影响，直流输电系统的运行状态难以完全稳定，尤其是在低频工况下，桥臂能量不平衡问题尤为突出。

为了解决这一问题，本文提出了一种基于混合整数线性规划（MixedIntegerLinearProgramming，简称MIP）的预测控制策略——桥臂能量补偿。该方法通过实时监控直流输电系统的功率流分布情况，并结合历史数据和当前负荷需求，动态调整每个桥臂的能量分配，从而有效减少桥臂能量不平衡的现象。具体而言，该策略包括以下几个关键步骤：

数据收集与预处理：首先，需要采集并整理直流输电系统的各类实时数据，如电压、电流、功率等。这些数据经过预处理后，确保其准确性和完整性。

建立数学模型：根据桥臂能量平衡的基本原理，构建一个混合整数线性规划模型。该模型将桥臂能量不平衡作为目标函数，同时考虑了其他影响因素，如电网稳定性、设备损耗等。

求解优化问题：利用商用的MIP求解器对上述建模问题进行求解，得到最优的能量分配方案。

实施反馈控制：根据求解结果，实时调整各桥臂的能量分配比例，以达到预期的桥臂能量平衡效果。同时考虑到实际情况的不确定性，还需要设计一定的反馈机制来应对突发变化。

性能评估与优化：最后，通过对不同运行条件下的模拟测试，分析该策略的优劣，并据此进一步优化算法参数或改进模型结构。

本文提出的桥臂能量补偿预测控制策略能够有效地解决低频工况下直流输电系统的桥臂能量不平衡问题，提高系统的整体运行效率和稳定性。