基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制研究.docx

基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制研究
基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制研究
摘要：在电力系统中，多级变换器（MMC）被广泛应用于高压直流（HVDC）输电系统中，以提高输电效率和电力质量。然而，MMC系统对于非线性扰动和工作点偏移非常敏感，传统的线性控制方法往往无法处理系统的非线性特性。为了解决这个问题，本文提出了一种基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制方法。
首先，本文对MMC系统建立了精确的数学模型，考虑了电容不匹配、电感不匹配和通道不平衡等非线性因素。然后，我们利用状态反馈精确线性化的方法将MMC系统线性化，得到了等效的线性控制系统。接下来，本文设计了一个解耦控制器，将MMC系统的输出电流和电压进行解耦，以消除非线性耦合效应和提高系统的稳定性。
为了验证所提方法的有效性，我们进行了大量的仿真实验。实验结果表明，与传统的线性控制方法相比，基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制具有更好的性能。在非线性扰动和工作点偏移的情况下，所提方法能够减小系统误差和稳定振荡，提高系统的响应速度和抗干扰能力。
综上所述，本文提出了一种基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制方法，在提高MMC系统稳定性和抗干扰能力方面具有重要意义。未来的研究可以进一步探索如何应用非线性控制方法和优化算法来进一步提高MMC系统的性能。
关键词：多级变换器，高压直流输电系统，状态反馈精确线性化，非线性解耦控制，稳定性，抗干扰能力
Abstract:Inpowersystems,ModularMultilevelConverter(MMC)iswidelyusedinHighVoltageDirectCurrent(HVDC)transmissionsystemstoimprovetransmissionefficiencyandpowerquality.However,MMCsystemsarehighlysensitivetononlineardisturbancesandoperatingpointdeviations,andtraditionallinearcontrolmethodsoftenfailtohandlethenonlinearcharacteristicsofthesystem.Inordertoaddressthisissue,thispaperproposesanonlineardecouplingcontrolmethodforMMCbasedonstatefeedbackexactlinearization.
First,anaccuratemathematicalmodeloftheMMCsystemisestablished,takingintoaccountnonlinearfactorssuchascapacitormismatch,inductormismatch,andchannelimbalance.Then,theMMCsystemislinearizedusingthestatefeedbackexactlinearizationmethodtoobtainanequivalentlinearcontrolsystem.Next,adecouplingcontrollerisdesignedtodecoupletheoutputcurrentsandvoltagesoftheMMCsystem,aimingtoeliminatenonlinearcouplingeffectsandimprovesystemstability.
Tovalidatetheeffectivenessoftheproposedmethod,extensivesimulationsarecarriedout.Theresultsshowthatcomparedtotraditionallinearcontrolmethods,theproposednonlineardecouplingcontrolbasedonstatefeedbackexactlinearizationachievesbetterperformance.Undernonlineardisturbancesandoperatingpointdeviations,theproposedmethodreducessystemerrorsandstableoscillations,andimprovessystemresponsespeedanddisturbancerejectioncapability.
Inconclusion,thispaperproposesanonlineardecouplingcontrolmethodfo