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申请/专利权人：郑州轻工业大学

摘要：本发明提出了一种NPC三电平虚拟同步机桥臂故障容错模型预测控制方法，用于解决NPC型三电平VSG桥臂故障后控制策略失效的技术问题；其步骤为：首先，将NPC三电平VSG结构重构为VSG桥臂故障容错结构，并建立故障情况下的预测电流模型以及VSG桥臂故障容错结构的电压矢量；其次，利用传感器采集当前时刻直流侧电容电压，并根据当前时刻直流侧电容电压预测模型下一时刻直流电容电压差；最后，构建具有延时补偿功能的代价函数，并挑选代价函数的最小值对应的电压矢量作为最优电压矢量作用于下一时刻，实现VSG桥臂故障容错运行。在开关器件发生故障后，NPC三电平VSG能容错连续运行，验证了本发明方法的有效性，提高了VSG运行可靠性。

主权项：1.一种NPC三电平虚拟同步机桥臂故障容错模型预测控制方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：分析NPC三电平VSG单相桥臂发生故障时的运行机理，将NPC三电平VSG结构重构为VSG桥臂故障容错结构；步骤二：建立NPC三电平VSG单相桥臂发生故障情况下的预测电流模型，并构建VSG桥臂故障容错结构的电压矢量；所述预测电流模型的构建方法为：由NPC三电平VSG结构可知NPC三电平并网变换器电压方程： 式中，uaβ＝[uα，uβ]T，uα和uβ表示变换器在aβ坐标系下输出电压；iaβ＝[iα，iβ]T，iα和iβ表示变换器输出电流；eaβ＝[ea，eβ]T，eα和eβ表示电网电压；R表示滤波电感寄生电阻，L表示滤波电感；将NPC三电平并网变换器电压方程进行欧拉离散，可得： 式中，T表示采样周期；Xk表示变量X在k时刻的值；Xk+1表示变量X在k+1时刻的值；对离散后得表达式进行化简，得到k+1时刻预测电流： 所述VSG桥臂故障容错结构的电压矢量得构建方法为：VSG桥臂故障容错结构有八个开关器件，故障相接到直流侧电容中点为“0”状态，其他相各有三种状态，共计9种开关状态；定义VSG开关状态为Si，表达式如下： 当VSG发生桥臂故障后，电压分量uaβ表示为： a相桥臂故障对应得VSG桥臂故障容错结构电压矢量如表1所示：表1a相桥臂故障时VSG桥臂故障容错结构电压矢量 步骤三：利用传感器采集k时刻直流侧电容电压，并根据k时刻直流侧电容电压预测模型k+2时刻直流电容电压差；步骤四：根据预测电流模型和k+2时刻直流电容电压差构建具有延时补偿功能的代价函数，并挑选代价函数的最小值对应的电压矢量作为最优电压矢量作用于k+1时刻，实现VSG桥臂故障容错运行。

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