电力电子变压器前级MMC变流器的自适应反步法控制

摘要

电力电子变压器(Power Electronic Transfonner,PET)是一种基于全控型开关器件和高频变压器的新型电力电子装置，不仅可以替代传统电力变压器在配电网中实现电压等级变换和能量传输，而且具有无功补偿、分布式电源并网、三相白平衡等功能和体积小等特点。 PET是未来能源互联网建设中的重要元件之，其暂态性能的研究已经成为研究热点之一。本文围绕PET前级变流器模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)，针对PET系统存在的扰动问题及参数变化现象，提出一种适用于MMC的自适应反步法控制策略，并加以仿真验证。 通过系统分析PET电路及其工作原理，确定采用MMC作为PET的前级变流器拓扑;建立MMC在dq坐标系下的基频数学模型，分析MMC采用传统控制策略存在的问题:传统线性控制策略应用于MMC系统时，往往忽略了系统的非线性因素，导致系统出现剧烈扰动时PET系统的暂态特性不佳，严重时影响整个PET系统的稳定。针对上述问题，本文将反步法控制策略引入到MMC系统控制中，在保留系统非线性项的基础上，同时兼顾环流抑制，利用Lyapunov稳定性原理推导获得控制变量。考虑到电路参数的变化，本文对应用于MMC的反步法控制进行改进，在MMC基频数学模型的基础上加入了未知参数自适应环节，进一步完善了控制变量。 建立反步法控制下MMC系统的MATLAB仿真模型和RT-LAB实时数字仿真模型，仿真结果表明，采用反步法控制器的MMC系统在暂态特性方面优于传统PI控制，改进的自适应反步法控制器在控制精度方面优于传统反步法控制器。

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