[发明专利]用于抑制模块化多电平变换器环流的无源反步控制方法

权利要求书

1.一种用于抑制模块化多电平变换器环流的无源反步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据MMC的单相等效电路，并基于正定二次型能量函数，得到MMC环流的PCHD模型；

S2、采用无源控制及反步控制理论，构建基于PCHD模型的MMC环流抑制无源反步控制器；

S3、将环流的二倍频实际值与参考值输入MMC环流抑制无源反步控制器，以输出环流电压补偿量；

S4、对环流电压补偿量进行载波移相调制，以生成调制波，通过调制波控制MMC子模块中开关管的导通与关断，实现环流抑制的目的；

所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、定义状态变量误差，设置MMC环流闭环控制系统期望能量函数；

S22、结合MMC环流的PCHD模型和期望能量函数，得到MMC环流闭环系统的状态方程；

S23、根据MMC环流闭环系统的状态方程，确定无源控制律的约束条件，获取基于PCHD模型的MMC环流抑制无源控制律，其中，所述无源控制律的约束条件具体为：

J_d(x)＝J(x)+J_a(x)

其中，H(x)为MMC环流非线性系统中原存储的能量，J(x)为互联矩阵，R(x)为阻尼矩阵，g(x)为端口矩阵，H_d(x)为期望能量，H_a(x)为通过引入状态反馈控制所注入系统的能量，x_e为状态变量误差，D为电感矩阵，x*为期望平衡点，J_d(x)为系统期望的互联矩阵，R_d(x)为系统期望的阻尼矩阵，J_a(x)和R_a(x)分别为注入的耗散矩阵和阻尼矩阵，选取注入的耗散矩阵为0：

J_a(x)＝0

即有：

u＝g^-1(x)[(J_d(x)-R_d(x))D·x-(J_d(x)-R_d(x))D·x^*-(J(x)-R(x))D·x]

＝g^-1(x)[-R_d(x)D·x-(J(x)-R_d(x))D·x^*+R(x)D·x]

＝g^-1(x)[-R_a(x)D·x-(J(x)-R_d(x))D·x^*]

基于PCHD模型的MMC环流抑制无源控制律具体为：

其中，u¹_cird和u¹_cirq分别为无源控制环流电压的d轴补偿量和q轴补偿量，i^*_cird和i^*_cirq分别为三相环流二倍频的d轴分量参考值和q轴分量参考值，ω₀为基波角频率，L_m为桥臂电感，R_m为桥臂电阻，i_cird和i_cirq分别为三相环流二倍频的d轴分量实际值和q轴分量实际值，r_a1和r_a2均为注入的正阻尼参数，即注入的阻尼矩阵

S24、基于反步控制理论，通过等效变换环流动态方程，并定义渐进跟踪误差，以获取MMC环流抑制反步控制律；

S25、结合MMC环流抑制无源控制律和MMC环流抑制反步控制律，构建MMC环流抑制无源反步控制器。

2.根据权利要求1所述的一种用于抑制模块化多电平变换器环流的无源反步控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、根据MMC的单相等效电路，得到dq旋转坐标系下的环流动态方程；

S12、分别选取状态变量、输入和输出变量，并基于正定二次型能量函数，对环流动态方程进行等效变换，得到MMC环流的PCHD模型。