CN115133563A - 风电场-双极柔直系统送端mmc模型预测故障穿越方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电场‑双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法，这种方法针对现有风电场‑双极柔直系统在送端电网发生故障时的电压波动及功率分配不均衡的问题，采用模型预测算法，实现了MMC电压控制极对于电压优化指令的跟踪，并简化了功率控制极的控制结构，通过功率预测模型及目标函数替代了传统控制策略中的功率、电流双环控制环节。与已有方法相比，本方法能够显著抑制风电场‑双极柔直系统送端电网过电压，实时平衡两极之间的输出功率，且控制结构更加简单。

Description

风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法。

背景技术

随着柔性直流输电系统的电压等级和输电容量逐渐增大，双极柔性直流输电系统凭借其高灵活性和可靠性的特点，得到了越来越多的关注。基于模块化多电平换流器(MMC)拓扑的柔性直流输电技术具有制造难度低，系统损耗低，波形质量高等优点，在远距离风力发电电能输送方面有十分良好的应用前景。

在风电场-双极柔性直流输电系统中，送端MMC需要为风电场建立稳定的频率和电压，一般采用一极定交流电压控制，另一极定功率控制。当送端交流电网发生故障时，风电场-双极柔直系统的运行性能将会受到严重影响。其中，由于故障导致的过电压问题，不仅会威胁整个系统的安全稳定运行，还会对设备和线路的过电压和绝缘水平提出很高的要求，大大增加了工程建设成本。因此，对于风电场-双极柔直系统送端MMC故障穿越策略的研究具有重要意义。

有文献针对风电场-单极柔性直流输电系统送端交流电网的故障特性展开分析，并提出了对应的控制策略，有效抑制了系统的故障过电压水平。然而，对于双极柔性直流输电系统来说，不仅要考虑过电压的抑制方法，还要考虑故障期间功率在两极之间的协调分配，传统基于PI控制器的控制方法需要针对不同相序变量分别进行调节，控制策略将会变得十分复杂。模型预测控制作为一种非线性控制策略，非常适合于在电网故障下采用统一的控制方法实现对不同相序分量的控制。目前，对于送端电网故障下，风电场-双极柔直系统送端MMC的故障穿越策略还鲜有研究，亟需提出一种风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法，保障系统的安全稳定运行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有风电场-双极柔性直流输电系统在送端电网发生故障时的电压波动及功率分配不均衡问题，提供一种风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法，通过采用模型预测算法，实现了MMC电压控制极对于电压优化指令的跟踪，并简化了功率控制极的控制结构，通过功率预测模型及目标函数替代了传统控制策略中的功率、电流双环控制环节。在送端电网发生故障时，本方法能够显著抑制风电场-双极柔直系统送端电网过电压，并实时平衡两极之间的输出功率。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法，实现所述方法采用的控制系统包括：正极采样模块和负极采样模块、正极坐标变换模块和负极坐标变换模块、正极电压参考值计算模块、正极电流参考值计算模块、正极输出电流预测模块、正极输出电流目标函数计算模块、负极功率计算模块、负极功率预测模块、负极功率目标函数计算模块、正极内部环流预测模块和负极内部环流预测模块、正极内部环流目标函数计算模块和负极内部环流目标函数计算模块、正极最终目标函数计算模块和负极最终目标函数计算模块、正极目标函数比较与控制指令输出模块和负极目标函数比较与控制指令输出模块；

所述正极采样模块中，包括：

正极电压采样模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc进行采样；

正极电流采样模块，对正极MMC交流电网三相电流I_gabc1，正极MMC内部环流I_cabc1进行采样；

所述负极采样模块中，包括：

负极电压采样模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc进行采样；

负极电流采样模块，对负极MMC交流电网三相电流I_gabc2，负极MMC内部环流I_cabc2进行采样；

所述正极坐标变换模块，对正极交流电网三相电流I_gabc1、正极内部环流I_cabc1进行Clark变换，得到两相静止α-β坐标系下对应的正极电网电流矢量I_gαβ1和正极内部环流矢量I_cαβ1；对交流电网三相电压U_gabc进行Park变换，得到同步旋转d-q坐标系下对应的电网电压矢量U_gdq及电网电压负序分量幅值U_g-；对d-q坐标系下的正极电流参考值I_gdqref1进行Park反变换，得到α-β坐标系下的电流参考值I_gαβref1，Park变换和Park反变换采用的角度为参考相位θ_r；

所述负极坐标变换模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc、负极交流电网三相电流I_gabc2、负极内部环流I_cabc2进行Clark变换，得到两相静止α-β坐标系下对应的电网电压矢量U_gαβ、负极电网电流矢量I_gαβ2和负极内部环流矢量I_cαβ2；

所述正极电压参考值计算模块，根据电网电压负序分量幅值U_g-，计算得到正极电压参考值U_gdqref；

所述正极电流参考值计算模块，对电网电压矢量U_gdq的d、q轴分量通过PI控制器进行控制，使其跟随给定的参考值U_gdqref的d、q轴分量U_gdref及U_gqref，PI控制器的输出经过限幅环节后，作为正极电流的参考值I_gdqref1；

所述正极输出电流预测模块，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sαβ，正极电网电流矢量I_gαβ1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的正极电网电流矢量I_gαβ1(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次I_gαβ1(next)，得到I_gαβ1(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述正极输出电流目标函数计算模块，根据正极预测电流值I_gαβ1(next)(m)和α-β坐标系下的正极电流参考值I_gαβref1计算正极输出电流目标函数J_11m，m＝1,2,...N+1；

所述负极功率计算模块，根据电网电压矢量U_gαβ、负极电网电流矢量I_gαβ2，计算得到负极有功及无功功率P_g2和Q_g2；

所述负极功率预测模块，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sαβ，负极有功及无功功率P_g2和Q_g2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的负极有功及无功功率P_g2(next)和Q_g2(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次P_g2(next)和Q_g2(next)，得到P_g2(next)(m)和Q_g2(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述负极功率目标函数计算模块，根据负极功率预测值P_g2(next)(m)、Q_g2(next)(m)和负极功率参考值P_gref2和Q_gref2，计算负极功率目标函数J_21m,m＝1,2,...N+1；

所述正极内部环流预测模块，根据本采样周期的正极内部环流I_cαβ1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的正极内部环流I_cαβ1(next)(m)，m＝1,2,...N+1；

所述负极内部环流预测模块，根据本采样周期的负极内部环流I_cαβ2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的负极内部环流I_cαβ2(next)(m)，m＝1,2,...N+1；

所述正极内部环流目标函数计算模块，根据正极预测内部环流I_cαβ1(next)(m)和内部环流参考值计算正极内部环流目标函数J_12m,m＝1,2,...N+1，内部环流参考值给定为0；

所述负极内部环流目标函数计算模块，根据负极预测内部环流I_cαβ2(next)(m)和内部环流参考值计算负极内部环流目标函数J_22m,m＝1,2,...N+1，内部环流参考值给定为0；

所述正极最终目标函数计算模块，根据正极输出电流目标函数J_11m、正极内部环流目标函数J_12m以及权重因子p₁₁、p₁₂，根据式(1)计算得到正极最终的目标函数J_1m；

所述负极最终目标函数计算模块，根据负极输出电流目标函数J_21m、负极内部环流目标函数J_22m以及权重因子p₂₁和p₂₂，根据式(1)计算得到负极最终的目标函数J_2m；

J_1m＝p₁₁J_11m+p₁₂J_12m

J_2m＝p₂₁J_21m+p₂₂J_22m (1)

所述正极目标函数比较与控制指令输出模块，比较采用N+1种子模块投入方法的正极最终目标函数J_1m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对正极MMC换流器的控制；

所述负极目标函数比较与控制指令输出模块，比较采用N+1种子模块投入方法的负极最终目标函数J_2m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对负极MMC换流器的控制。

进一步地：在负极功率预测模块中，根据以下方法计算P_g2(next)(m)和

其中，L为包含换流变压器和桥臂电抗器的等效电感，T_s为采样周期，U_gα和U_gβ分别为电压矢量U_gαβ的α轴，β轴分量，|U_g|为电网电压幅值，ω₁为电网电压角频率，U_nα2(m),U_nβ2(m)分别为采用第m种子模块投入方法的负极下桥臂电压的α轴，β轴分量，计算方法如下：

其中，l_na2、l_nb2和l_nc2为负极对应相下桥臂投入的子模块数量；

U_pα2(m),U_pβ2(m)分别为采用第m种子模块投入方法的正极上桥臂电压的α轴，β轴分量，其计算方法与下桥臂对应分量相同。

本发明的有益效果是：

由于采用本发明的技术方案，当风电场-双极柔直系统送端电网发生故障时，能够显著抑制送端电网过电压，并实时平衡两极之间的输出功率，在故障线路切除后电网电压的能够平稳迅速恢复。与已有方法相比，本方法的功率控制极通过功率预测模型及目标函数替代了传统控制策略中的功率、电流双环控制环节，控制结构更加简单。

附图说明

图1为孤岛风电场-双极柔直输电系统的一个典型拓扑图。

图2为双极柔性直流输电系统中单极MMC的一个具体示例结构图，其中，u_ga、u_gb、u_gc为电网电压；i_ga、i_gb、i_gc为电网电流；u_pa、u_pb、u_pc为MMC上桥臂电压；u_na、u_nb、u_nc为MMC下桥臂电压；i_pa、i_pb、i_pc为MMC上桥臂电流；i_na、i_nb、i_nc为MMC下桥臂电流；U_dc为直流母线电压，i_dc为直流母线电流，L₀为桥臂电感，SM_(N)为MMC中的子模块；N为子模块序号。

图3为本发明控制方法的一个具体示例系统原理图。

图4为本发明中N+1种子模块投入方法示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明中风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法的系统实现如图3所示，包括正极电压采样模块1、正极电流采样模块2、正极坐标变换模块3、正极电压参考值计算模块4、正极电流参考值计算模块5、正极Park反变换模块6、正极输出电流预测模块7、正极输出电流目标函数计算模块8、正极内部环流预测模块9、正极内部环流目标函数计算模块10、正极最终目标函数计算模块11、正极目标函数比较与控制指令输出模块12、负极电压采样模块13、负极电流采样模块14、负极坐标变换模块15、负极功率计算模块16、负极功率预测模块17、负极功率目标函数计算模块18、负极内部环流预测模块19、负极内部环流目标函数计算模块20、负极最终目标函数计算模块21、负极目标函数比较与控制指令输出模块22。

如图3所示，本发明中风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法包括以下步骤：

通过正极电压采样模块1和负极电压采样模块13采集MMC交流电网三相电压U_gabc(正负极相同)，通过正极电流传感器2和负极电流传感器14采集正极MMC交流电网三相电流I_gabc1和负极MMC交流电网三相电流I_gabc2、正极MMC内部环流I_cabc1和负极MMC内部环流I_cabc2。

利用正极坐标变换模块3和负极坐标变换模块15，对MMC交流电网三相电压U_gabc、正极交流电网三相电流I_gabc1和负极交流电网三相电流I_gabc2、正极内部环流I_cabc1和负极内部环流I_cabc2进行Clark变换，得到两相静止α-β坐标系下对应的电网电压矢量U_gαβ、正极电网电流矢量I_gαβ1和负极电网电流矢量I_gαβ2、正极内部环流矢量I_cαβ1和负极内部环流矢量I_cαβ2；对交流电网三相电压U_gabc进行Park变换，得到同步旋转d-q坐标系下对应的电网电压矢量U_gdq及电网电压负序分量幅值U_g-，Park变换采用的角度为参考相位θ_r。

利用正极电压参考值计算模块4，根据电网电压负序分量幅值U_g-，计算得到正极电压参考值U_gdqref的d、q轴分量U_gdref、U_gqref，具体计算方法如下：

其中，U_g-为电网负序电压幅值，U_base为电网电压基值，1p.u.表示标幺值为1。

利用正极电流参考值计算模块5，对电网电压矢量U_gdq的d、q轴分量通过PI控制器进行控制，使其跟随给定的参考值U_gdqref的d、q轴分量U_gdref及U_gqref，控制器的输出经过限幅环节后，作为正极电流的参考值I_gdqref1，具体实现方法如下：

其中：F_PId(s)和F_PIq(s)分别为d、q轴PI控制器的传递函数，k_pd、k_pq分别为d、q轴PI控制器的比例系数，k_id、k_iq分别为d、q轴PI控制器的积分系数，I_gdref1,I_gqref1为I_gdqref1的d轴，q轴分量。限幅环节的限幅值设置为±I_lim，I_lim为1.1倍的系统全功率运行状态下的额定运行电流。

利用正极Park反变换模块6，对d-q坐标系下的正极电流参考值I_gdqref1进行Park反变换，得到α-β坐标系下的电流参考值I_gαβref1，Park反变换采用的角度为参考相位θ_r。

利用正极输出电流预测模块7，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sαβ，正极电网电流矢量I_gαβ1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的正极电网电流矢量I_gαβ1(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次I_gαβ1(next)，得到I_gαβ1(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述N+1种子模块投入方法如附图4中所示。

下一个采样周期的正极电网电流矢量I_gαβ1(next)(m)根据如下方式计算：

其中，L为包含换流变压器和桥臂电抗器的等效电感，T_s为采样周期，U_gα和U_gβ分别为电压矢量U_gαβ的α轴，β轴分量，I_gα1和I_gβ1分别为I_gαβ1的α轴，β轴分量，I_gα1(next)(m)和I_gβ1(next)(m)分别为I_gαβ1(next)(m)的α轴，β轴分量；U_nα1(m),U_nβ1(m)分别为采用第m种子模块投入方法的正极下桥臂电压的α轴，β轴分量，计算方法如下：

其中，l_na1、l_nb1和l_nc1为正极对应相下桥臂投入的子模块数量。

U_pα1(m),U_pβ1(m)分别为采用第m种子模块投入方法的正极上桥臂电压的α轴，β轴分量，其计算方法与下桥臂对应分量相同。

利用正极输出电流目标函数计算模块8，根据正极预测电流值I_gαβ1(next)(m)和α-β坐标系下的正极电流参考值I_gαβref1计算正极输出电流目标函数J_11m，m＝1,2,...N+1，具体计算方法如下：

J_11m＝|I_gαref1-I_gα1(next)(m)|+|I_gβref1-I_gβ1(next)(m)|

利用负极功率计算模块16，根据电网电压矢量U_gαβ、负极电网电流矢量I_gαβ2，计算得到负极有功及无功功率P_g2和Q_g2，具体计算方法如下：

利用负极功率预测模块17，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sαβ，负极有功及无功功率P_g2和Q_g2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的负极有功及无功功率P_g2(next)和Q_g2(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次P_g2(next)和Q_g2(next)，得到P_g2(next)(m)和Q_g2(next)(m),m＝1,2,...N+1，具体实现方法如下：

其中，L为包含换流变压器和桥臂电抗器的等效电感，T_s为采样周期，U_gα和U_gβ分别为电压矢量U_gαβ的α轴，β轴分量，|U_g|为电网电压幅值，ω₁为电网电压角频率，U_nα2(m),U_nβ2(m)分别为采用第m种子模块投入方法的负极下桥臂电压的α轴，β轴分量，计算方法如下：

其中，l_na2、l_nb2和l_nc2为负极对应相下桥臂投入的子模块数量。

U_pα2(m),U_pβ2(m)分别为采用第m种子模块投入方法的正极上桥臂电压的α轴，β轴分量，其计算方法与下桥臂对应分量相同。

利用负极功率目标函数计算模块18，根据负极功率预测值P_g2(next)(m)、Q_g2(next)(m)和负极功率参考值P_gref2和Q_gref2，计算负极功率目标函数J_21m,m＝1,2,...N+1，具体计算方法如下：

J_21m＝|P_gref2-P_g2(next)(m)|+|Q_gref2-Q_g2(next)(m)|

利用正极内部环流预测模块9和负极内部环流预测模块19，根据本采样周期的正极内部环流I_cαβ1和负极内部环流I_cαβ2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的正极内部环流I_cαβ1(next)(m)和负极内部环流I_cαβ2(next)(m))，m＝1,2,...N+1；

采用如下方法计算下一个采样周期的正极内部环流I_cαβ1(next)(m)(负极内部环流矢量I_cαβ2(next)(m)的计算方法同理，将对应下标1替换为2即可)：

其中：T_s为采样周期，L₀为桥臂电抗器电感，I_cα1和I_cβ1分别为I_cαβ1的α轴，β轴分量，I_cα1(next)(m)和I_cβ1(next)(m)分别为I_cαβ1(next)(m)的α轴，β轴分量，U_dc1为正极MMC直流母线电压。

利用正极内部环流目标函数计算模块10和负极内部环流目标函数计算模块20，根据正极预测内部环流I_cαβ1(next)(m)和负极预测内部环流I_cαβ2(next)(m)、内部环流参考值，分别计算正极内部环流目标函数J_12m和负极内部环流目标函数J_22m,m＝1,2,...N+1；具体计算方法如下：

J_12m＝|I_cαref1-I_cα1(next)(m)|+|I_cβref1-I_cβ1(next)(m)|

J_22m＝|I_cαref2-I_cα2(next)(m)|+|I_cβref2-I_cβ2(next)(m)|

其中，I_cαref1和I_cβref1分别为正极内部环流参考值I_cαβref1的α轴，β轴分量，I_cαref2和I_cβref2分别为负极内部环流参考值I_cαβref2的α轴，β轴分量，I_cαref1、I_cβref1、I_cαref2和I_cβref2给定为0。

利用正(负)极最终目标函数计算模块11(21)，根据正(负)极输出电流目标函数J_11m(J_21m)、正(负)极内部环流目标函数J_12m(J_22m),以及权重因子p₁₁、p₁₂、p₂₁、p₂₂，计算得到正(负)极最终的目标函数J_1m(J_2m)，计算方法如下：

J_1m＝p₁₁J_11m+p₁₂J_12m

J_2m＝p₂₁J_21m+p₂₂J_22m

利用正极目标函数比较与控制指令输出模块12和负极目标函数比较与控制指令输出模块22，比较采用N+1种子模块投入方法的正极最终目标函数J_1m和负极最终目标函数J_2m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对正极MMC换流器和负极MMC换流器的控制。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法，其特征在于，实现所述方法采用的控制系统包括：正极采样模块和负极采样模块、正极坐标变换模块和负极坐标变换模块、正极电压参考值计算模块、正极电流参考值计算模块、正极输出电流预测模块、正极输出电流目标函数计算模块、负极功率计算模块、负极功率预测模块、负极功率目标函数计算模块、正极内部环流预测模块和负极内部环流预测模块、正极内部环流目标函数计算模块和负极内部环流目标函数计算模块、正极最终目标函数计算模块和负极最终目标函数计算模块、正极目标函数比较与控制指令输出模块和负极目标函数比较与控制指令输出模块；

所述正极采样模块中，包括：

正极电压采样模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc进行采样；

正极电流采样模块，对正极MMC交流电网三相电流I_gabc1，正极MMC内部环流I_cabc1进行采样；

所述负极采样模块中，包括：

负极电压采样模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc进行采样；

负极电流采样模块，对负极MMC交流电网三相电流I_gabc2，负极MMC内部环流I_cabc2进行采样；

所述正极坐标变换模块，对正极交流电网三相电流I_gabc1、正极内部环流I_cabc1进行Clark变换，得到两相静止α-β坐标系下对应的正极电网电流矢量I_gαβ1和正极内部环流矢量I_cαβ1；对交流电网三相电压U_gabc进行Park变换，得到同步旋转d-q坐标系下对应的电网电压矢量U_gdq及电网电压负序分量幅值U_g-；对d-q坐标系下的正极电流参考值I_gdqref1进行Park反变换，得到α-β坐标系下的电流参考值I_gαβref1，Park变换和Park反变换采用的角度为参考相位θ_r；

所述负极坐标变换模块，对MMC交流电网三相电压U_gabc、负极交流电网三相电流I_gabc2、负极内部环流I_cabc2进行Clark变换，得到两相静止α-β坐标系下对应的电网电压矢量U_gαβ、负极电网电流矢量I_gαβ2和负极内部环流矢量I_cαβ2；

所述正极电压参考值计算模块，根据电网电压负序分量幅值U_g-，计算得到正极电压参考值U_gdqref；

所述正极电流参考值计算模块，对电网电压矢量U_gdq的d、q轴分量通过PI控制器进行控制，使其跟随给定的参考值U_gdqref的d、q轴分量U_gdref及U_gqref，PI控制器的输出经过限幅环节后，作为正极电流的参考值I_gdqref1；

所述正极输出电流预测模块，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sαβ，正极电网电流矢量I_gαβ1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的正极电网电流矢量I_gαβ1(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次I_gαβ1(next)，得到I_gαβ1(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述正极输出电流目标函数计算模块，根据正极预测电流值I_gαβ1(next)(m)和α-β坐标系下的正极电流参考值I_gαβref1计算正极输出电流目标函数J_11m，m＝1,2,...N+1；

所述负极功率计算模块，根据电网电压矢量U_gαβ、负极电网电流矢量I_gαβ2，计算得到负极有功及无功功率P_g2和Q_g2；

所述负极功率预测模块，根据本采样周期得到的电网电压矢量U_sαβ，负极有功及无功功率P_g2和Q_g2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用不同子模块投入方法时，下一个采样周期的负极有功及无功功率P_g2(next)和Q_g2(next)，其中，本采样周期共有N+1种子模块投入方法，共需要计算N+1次P_g2(next)和Q_g2(next)，得到P_g2(next)(m)和Q_g2(next)(m),m＝1,2,...N+1；

所述负极功率目标函数计算模块，根据负极功率预测值P_g2(next)(m)、Q_g2(next)(m)和负极功率参考值P_gref2和Q_gref2，计算负极功率目标函数J_21m,m＝1,2,...N+1；

所述正极内部环流预测模块，根据本采样周期的正极内部环流I_cαβ1，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的正极内部环流I_cαβ1(next)(m)，m＝1,2,...N+1；

所述负极内部环流预测模块，根据本采样周期的负极内部环流I_cαβ2，分别计算在本采样周期上、下桥臂采用N+1种子模块投入方法时，下一个采样周期的负极内部环流I_cαβ2(next)(m)，m＝1,2,...N+1；

所述正极内部环流目标函数计算模块，根据正极预测内部环流I_cαβ1(next)(m)和内部环流参考值计算正极内部环流目标函数J_12m,m＝1,2,...N+1，内部环流参考值给定为0；

所述负极内部环流目标函数计算模块，根据负极预测内部环流I_cαβ2(next)(m)和内部环流参考值计算负极内部环流目标函数J_22m,m＝1,2,...N+1，内部环流参考值给定为0；

所述正极最终目标函数计算模块，根据正极输出电流目标函数J_11m、正极内部环流目标函数J_12m以及权重因子p₁₁、p₁₂，根据式(1)计算得到正极最终的目标函数J_1m；

所述负极最终目标函数计算模块，根据负极输出电流目标函数J_21m、负极内部环流目标函数J_22m以及权重因子p₂₁和p₂₂，根据式(1)计算得到负极最终的目标函数J_2m；

J_1m＝p₁₁J_11m+p₁₂J_12m

J_2m＝p₂₁J_21m+p₂₂J_22m (1)

所述正极目标函数比较与控制指令输出模块，比较采用N+1种子模块投入方法的正极最终目标函数J_1m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对正极MMC换流器的控制；

所述负极目标函数比较与控制指令输出模块，比较采用N+1种子模块投入方法的负极最终目标函数J_2m，m＝1,2,...N+1，选择其中目标函数最小的子模块投入方法作为本采样周期的控制指令，实现对负极MMC换流器的控制。

2.根据权利要求1所述的一种风电场-双极柔直系统送端MMC模型预测故障穿越方法，其特征在于：在负极功率预测模块中，根据以下方法计算P_g2(next)(m)和Q_g2(next)(m)：

其中，L为包含换流变压器和桥臂电抗器的等效电感，T_s为采样周期，U_gα和U_gβ分别为电压矢量U_gαβ的α轴，β轴分量，|U_g|为电网电压幅值，ω₁为电网电压角频率，U_nα2(m),U_nβ2(m)分别为采用第m种子模块投入方法的负极下桥臂电压的α轴，β轴分量，计算方法如下：

其中，l_na2、l_nb2和l_nc2为负极对应相下桥臂投入的子模块数量；

U_pα2(m),U_pβ2(m)分别为采用第m种子模块投入方法的正极上桥臂电压的α轴，β轴分量，其计算方法与下桥臂对应分量相同。

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