Continuous Control Set Model Predictive Control Method for Hybrid MMC under Non-ideal Conditions

ZHAI Jiayu; ZHOU Jianping; CHEN Lianghua; YANG Lisheng; QIAN Xudong; TAO Zhiyong; WANG Licheng

doi:10.20204/j.sp.2025.08011

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Continuous Control Set Model Predictive Control Method for Hybrid MMC under Non-ideal Conditions

更新时间：2025-10-24

- Continuous Control Set Model Predictive Control Method for Hybrid MMC under Non-ideal Conditions
- Vol. 53, Issue 8, Pages: 88-94(2025)
- 作者机构：
  
  上海电力大学自动化工程学院,上海,200090
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.08011
  CLC：
- Published：2025
- 稿件说明：
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翟佳榆,周建萍,陈亮华,杨礼胜,钱旭东,陶志勇,王立成.非理想条件下混合型MMC连续控制集模型预测控制方法[J].智慧电力,2025,53(8):88-94.

ZHAI Jiayu, ZHOU Jianping, CHEN Lianghua, et al. Continuous Control Set Model Predictive Control Method for Hybrid MMC under Non-ideal Conditions[J]. 2025, 53(8): 88-94.
翟佳榆,周建萍,陈亮华,杨礼胜,钱旭东,陶志勇,王立成.非理想条件下混合型MMC连续控制集模型预测控制方法[J].智慧电力,2025,53(8):88-94. DOI： 10.20204/j.sp.2025.08011.

ZHAI Jiayu, ZHOU Jianping, CHEN Lianghua, et al. Continuous Control Set Model Predictive Control Method for Hybrid MMC under Non-ideal Conditions[J]. 2025, 53(8): 88-94. DOI： 10.20204/j.sp.2025.08011.

摘要

针对混合型模块化多电平换流器（Hybrid MMC）在非理想条件下易发生故障扰动，且其比例积分（PI）控制难以保持系统稳定运行的问题，提出采用连续控制集模型预测控制（CCS-MPC）方法。通过建立混合型MMC的数学模型，将CCS-MPC应用于内环电流控制，并搭建仿真系统，验证其在负载突变、电网电压暂降和单相接地等非理想工况下的性能。仿真分析表明，CCS-MPC有较强的稳态恢复能力，可有效提升系统稳定性及抗干扰性。

Abstract

To address the vulnerability of hybrid modular multilevel converters（Hybrid MMCs） to fault disturbances under non-ideal conditions and the challenge of maintaining system stability via proportional-integral （PI） control， this study proposes a continuous control set model predictive control （CCS-MPC） approach. By establishing a mathematical model of the hybrid MMC， CCS-MPC is applied to inner-loop current control. A simulation system is developed to validate its performance under non-ideal operating conditions， including load transients， grid voltage sags， and single-phase ground faults. Simulation results demonstrate that CCS-MPC exhibits strong steady-state recovery capabilities， effectively enhancing system stability and disturbance rejection.

关键词

Keywords

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