基于反馈线性化的MMC直接功率控制策略研究

模块化多电平变换器(MMC)通常采用级联结构的线性控制方法,针对其功率跟踪精度差、动态响应慢等问题,本文提出一种基于反馈线性化的直接功率控制方法.首先,以换流器交、直流回路的控制信号为输入,以其输出功率及环流为输出,建立多输入多输出(MIMO)的控制模型,并利用反馈线性化技术,将所建立的非线性模型线性化;其次,基于线性化变换后新系统中交、直流回路控制目标的特性,设计各回路的线性控制器,进而提出相应的直接功率控制方法,并根据线性化方程求解MMC换流器的最终控制信号;最后,考虑到线性化变换后系统变量无法被完全观测的问题,建立无法观测变量的特征方程,利用稳定性分析理论,对所提控制方法的零动态稳定性进行讨论.所提方法利用反馈线性化手段解决了MMC非线性功率模型下的控制难题,可同时实现MMC的功率控制和环流控制,并提高MMC换流器对功率参考的跟踪精度与动态响应速度.实验结果表明:在稳态运行工况下,所提方法的有功及无功功率跟踪精度更高,误差更小;在有功功率阶跃运行工况下,所提方法有功功率动态响应速度更快,无功功率的波动更小;在无功功率阶跃运行工况下,所提方法无功功率动态响应速度更快,有功功率的波动更小.该方法可有效控制MMC换流器的有功和无功功率,具有更高的功率跟踪精度和更快的动态响应.