Model predictive control strategy for non-isolated flexible interconnection devices under multiple operating conditions

RUAN Jingyang; XU Liji; WANG Longyue; HU Pengfei; TANG Bo

doi:10.19585/j.zjdl.202607012

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Model predictive control strategy for non-isolated flexible interconnection devices under multiple operating conditions

DC Transmission and DC Power Grid | 更新时间：2026-07-22

- Model predictive control strategy for non-isolated flexible interconnection devices under multiple operating conditions
- ZHEJIANG ELECTRIC POWER Vol. 45, Issue 7, Pages: 123-132(2026)
- 作者机构：
  
  1.上海电力大学电气工程学院，上海 200090
  2.浙江大学电气工程学院，杭州 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19585/j.zjdl.202607012
  CLC：
- Received：29 September 2025，
  
  Revised：2026-03-05，
  
  Online First：22 July 2026，
  
  Published：25 July 2026
- 稿件说明：
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阮景阳,徐利佶,王龙悦等.非隔离型柔性互联装置多工况模型预测控制策略[J].浙江电力,2026,45(07):123-132.

RUAN Jingyang,XU Liji,WANG Longyue,et al.Model predictive control strategy for non-isolated flexible interconnection devices under multiple operating conditions[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):123-132.
阮景阳,徐利佶,王龙悦等.非隔离型柔性互联装置多工况模型预测控制策略[J].浙江电力,2026,45(07):123-132. DOI： 10.19585/j.zjdl.202607012.

RUAN Jingyang,XU Liji,WANG Longyue,et al.Model predictive control strategy for non-isolated flexible interconnection devices under multiple operating conditions[J].ZHEJIANG ELECTRIC POWER,2026,45(07):123-132. DOI： 10.19585/j.zjdl.202607012.

摘要

针对非隔离型柔性互联装置在不平衡工况下谐波含量高、模式切换慢的问题，开展低压柔性互联系统优化控制研究。首先，构建基于中点箝位三电平变流器的非隔离型柔性互联装置拓扑，通过坐标变换与建模分析，建立融合

αβ

轴电压、零序电流、电容电压及共模电流的六维离散预测模型。进而，提出基于模型预测控制的统一优化控制策略，基于模型预测控制设计多目标动态代价函数，引入权重自适应调整机制，实现对直流电压优化、功率精确跟踪、零序电流抑制与共模电流抑制的协同控制。最后，通过多工况仿真验证策略的有效性，结果表明，该控制策略可显著提升系统动态响应能力、极端工况适应性与稳态控制精度，为低压柔性互联装备工程化应用提供技术参考。

Abstract

To address challenges such as high harmonic content and sluggish mode switching in non-isolated flexible interconnection devices （FIDs） under unbalanced conditions， this paper investigates the optimized control of low-voltage flexible interconnection systems. First， a non-isolated FID topology based on a neutral-point clamped （NPC） three-level converter is established. Through coordinate transformation and mathematical modeling， a six-dimensional discrete predictive model is constructed， which integrates αβ-axis voltages， zero-sequence current， capacitor voltages， and common-mode current. Subsequently， a unified optimal control strategy based on model predictive control （MPC） is proposed. A multi-objective dynamic cost function is designed with an adaptive weighting mechanism to achieve coordinated regulation of DC voltage optimization， precise power tracking， and the simultaneous suppression of zero-sequence and common-mode currents. Finally， simulations across various operating conditions validate the effectiveness of the proposed strategy. The results demonstrate that the control strategy significantly enhances dynamic response， adaptability to extreme conditions， and steady-state control precision， providing a technical support for the industrial application of low-voltage flexible interconnection devices.

关键词

Keywords

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