两级式三电平储能变流器微分平坦控制OA

针对常规控制策略下两级式三电平储能变流器功率变化时快速性不足、直流母线电压鲁棒性差的问题,研究了一种基于微分平坦理论的新型控制策略。首先,在dq坐标系下建立两级式三电平储能变流器的数学模型,证明电池侧和网侧变换器均具备平坦特性;其次,根据微分平坦理论,分别对电池侧、网侧变换器,设计电压外环-电流内环微分平坦控制器和功率外环-电流内环微分平坦控制器,通过平坦输出规划状态变量参考轨迹,得到以前馈为主的控制变量,并设计误差反馈回路对内外扰动进行补偿,以提高系统的暂态能力和抗扰能力;最后,使用MATLAB/Simulink仿真平台完成功率指令阶跃工况的验证,同时基于“MT6020HIL+MT038DSP”半实物实验平台,完成功率指令阶跃和电池电压突变2种工况的实验验证。仿真与半实物实验结果表明,与常规比例-积分控制相比:所提微分平坦控制策略在功率阶跃工况下响应时间缩短约65.8%~81.1%,直流母线电压波动幅度降低约60.5%~89.6%;在电池电压波动工况下,母线电压恢复时间缩短约61%,波动幅度降低约83%。该策略可有效提高系统的动态响应速度和直流母线电压鲁棒性,为储能系统高性能控制提供新的工程实用方法。