1.一种用于2N+1型单相MMC的改进型模型预测控制方法，所述单相MMC的交流输出端与串联的输出电感Ls和输出电阻RS相连接，上、下桥臂的结构相同且各自串联有支路电感L、寄生电阻R和N个半桥子模块，每个半桥子模块包含2个绝缘栅双极型晶体管IGBT和1个电容；

所述方法包含如下步骤：

(S1)基于当前时刻上桥臂导通子模块的个数确定下一时刻为实现2N+1调制的上下桥臂导通子模块的个数组合的集合；

(S2)根据当前时刻各子模块电容电压对步骤(S1)确定的下一时刻上下桥臂导通子模块的个数组合的集合进行修正；

(S3)根据下一时刻的输出电流和环流与各自参考值之差构造代价方程g，从修正后下一时刻上下桥臂导通子模块的个数组合的集合中找出使得代价方程g最小的个数组合，作为最优个数组合；其中，下一时刻的输出电流和环流根据下一时刻上下桥臂导通子模块的个数预测得到；

(S4)根据当前时刻上下桥臂电流极性分别对上、下桥臂各子模块中的电容电压值进行排序，基于所述最优个数组合根据排序结果确定下一时刻各子模块的导通状态，以维持电容电压平衡。

2.根据权利要求1所述的用于2N+1型单相MMC的改进型模型预测控制方法，其特征在于，步骤(S1)具体包含以下步骤：(S11)根据当前时刻上桥臂导通个数nu的值确定下一时刻上桥臂导通个数：当nu的值等于0时，下一时刻上桥臂导通个数在0、1中选择；当nu的值等于N时，下一时刻上桥臂导通个数在N、N‑1中选择；当nu的值为其他的值时，下一时刻上桥臂导通个数有三种可选项，分别为nu‑1、nu、nu+1；

(S12)根据下一时刻上桥臂导通个数确定下一时刻下桥臂导通个数；其中，下一时刻上、下桥臂导通个数的总和有三种可选项，分别为N‑1、N和N+1；

(S13)根据步骤(S11)和(S12)的确定结果得到下一时刻所有可能的上下桥臂导通子模块的个数组合的集合。

3.根据权利要求1所述的用于2N+1型单相MMC的改进型模型预测控制方法，其特征在于，当前时刻第i个子模块电容电压vci(t)和下一时刻第i个子模块电容电压vci(t+Ts)满足以下子模块电容电压的离散方程：

其中，Si为第i个子模块的开关函数，Si＝1时，第i个子模块当前时刻充电或者放电，Si＝0时，第i个半桥子模块当前时刻既不充电也不放电，Ts为采样周期。

4.根据权利要求1所述的用于2N+1型单相MMC的改进型模型预测控制方法，其特征在于，步骤(S2)具体包括：

根据当前时刻各子模块电容电压计算当前时刻子模块平均电容压vc，将vc与参考电容电压vref比较；当vc大于vref时，则表示导通的子模块数目过少，在下一时刻增加上、下桥臂导通子模块的数目，使下一时刻上、下桥臂导通子模块个数总和为N+1或N，以使下一时刻子模块平均电容电压降低；当vc小于vref时，则表示导通的子模块数目过多，在下一时刻减少上、下桥臂导通子模块的数目，使下一时刻上、下桥臂导通子模块个数总和为N‑1或N，以使下一时刻子模块平均电容电压增大。

5.根据权利要求1所述的用于2N+1型单相MMC的改进型模型预测控制方法，其特征在于，步骤(S3)中，所述代价方程g表示为：*

其中，λ1、λ2为影响因子；is (t+Ts)为下一时刻参考输出电流；is(t+Ts)、icir(t+Ts)分别为下一时刻输出电流和环流；且：

其中，vl(t+Ts)＝nl'vref，vu(t+Ts)＝nu'vref，vu(t+Ts)和vl(t+Ts)分别为下一时刻电容电压平衡时上、下桥臂输出电压，nu'、nl'分别为下一时刻上、下桥臂导通子模块的个数，vref为参考电容电压；is(t)、icir(t)分别为当前时刻输出电流和环流；Vdc为直流电源电压。

6.根据权利要求1所述的用于2N+1型单相MMC的改进型模型预测控制方法，其特征在于，步骤(S4)具体包括：

* * * *

将所述最优个数组合记为(nu ,nl),nu 、nl 分别为使得代价方程g最小的下一时刻上、下桥臂导通子模块的个数；

若当前时刻上、下桥臂电流极性都为正：分别对上、下桥臂子模块电容电压进行升序排* *

序，并分别选取前nu个上桥臂子模块和前nl个下桥臂子模块，使选取的子模块在下一时刻工作在导通状态并，并使未选取的子模块在下一时刻工作在关断状态；

若当前时刻上、下桥臂电流极性都为负：分别对上、下桥臂子模块电容电压进行降序排* *

序；并分别选取前nu个上桥臂子模块和前nl个下桥臂子模块，使选取的子模块在下一时刻工作在导通状态，并使未选取的子模块在下一时刻工作在关断状态；

若当前时刻上桥臂电流极性为正，下桥臂电流极性为负：对上桥臂子模块电容电压进*

行升序排序；选取前nu个上桥臂子模块，并对下桥臂子模块电容电压进行降序排序，选取前*

nl个下桥臂子模块；使选取的子模块在下一时刻工作在导通状态，并使未选取的子模块在下一时刻工作在关断状态；

若当前时刻上桥臂电流极性都为负，下桥臂电流极性为正：对上桥臂子模块电容电压*

进行降序排序；选取前nu个上桥臂子模块，对下桥臂子模块电容电压进行升序排序，选取前*

nl个下桥臂子模块；使选取的子模块在下一时刻工作在导通状态并对其进行充电，并使未选取的子模块在下一时刻工作在关断状态。