多变换器系统无源控制策略研究*

doi:10.11985/2022.01.009

电气工程学报 ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (1): 63-70.doi: 10.11985/2022.01.009

所属专题：特邀专栏：电力电子化配电网关键设备和运行控制

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多变换器系统无源控制策略研究^*

王振业(), 王久和(), 张梦壕()

北京信息科技大学自动化学院北京 100192

收稿日期:2021-08-10 修回日期:2022-10-11 出版日期:2022-03-25 发布日期:2022-05-06
通讯作者: 王久和 E-mail:wangzy0101@126.com;wjhyhrwm@163.com;zhang_menghao@163.com
作者简介:王振业,男,1995年生,硕士研究生。主要研究方向为变换器控制以及多变换器系统稳定分析。E-mail： wangzy0101@126.com;
张梦壕,男,1997年生,硕士研究生。主要研究方向为变换器控制以及多变换器系统稳定分析。E-mail： zhang_menghao@163.com
基金资助:
*国家自然科学基金(51777012);北京市自然科学基金-市教委联合(KZ201911232045)

Research on Passivity-based Control Strategy of Multi-converter System

WANG Zhenye(), WANG Jiuhe(), ZHANG Menghao()

School of Automation, Beijing Information Science and Technology University, Beijing 100192

Received:2021-08-10 Revised:2022-10-11 Online:2022-03-25 Published:2022-05-06
Contact: WANG Jiuhe E-mail:wangzy0101@126.com;wjhyhrwm@163.com;zhang_menghao@163.com

摘要/Abstract

摘要：

在多变换器系统中,电力电子变换器之间的相互作用以及闭环控制下的电力电子变换器在输入端呈现的恒功率负载特性会对系统的稳定性造成影响。同时,随着多变换器系统复杂程度的增加,基于系统模型的稳定性分析和控制策略面临更多的挑战。针对以上问题,运用无源控制理论从能量角度对多变换器系统控制进行研究。通过保证子系统的无源性来保证整个系统的无源性,进而保证整个系统的稳定。为了实现更好的控制效果,将自抗扰控制技术与无源控制相结合设计混合无源控制器。与PI结合无源控制相比,在即插即用的情况下,所提出的控制策略具有更好的动态与稳态性能。利用Matlab/Simulink搭建多变换器系统的仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性和优越性。

关键词: 多变换器系统, 无源控制, 直流微电网, 自抗扰控制

Abstract:

In the multi-converter system, the interaction between power electronic converters and the constant power load characteristics of the power electronic converters under closed-loop control at the input will affect the stability of the system. At the same time, as the complexity of the multi-converter system increases, system stability analysis and control strategies based on system model are facing challenges. In view of the above problems, passivity-based control (PBC) theory is used to study the control of the multi-converter system from the energy perspective. By ensuring the passivity of the subsystems, the passivity of the entire system is ensured, thereby ensuring the stability of the entire system. In order to achieve a better control effect, the controller is designed with active disturbance rejection control technology. Compared with PI combined with PBC, it has better dynamic and steady-state performance under plug-and-play conditions. Using Matlab/Simulink to build a simulation model of the multi-converter system, the simulation results show the feasibility and superiority of proposed control strategy.

Key words: Multi-converter system, passivity-based control, DC microgrid, active disturbance rejection control

中图分类号:

TM46

王振业, 王久和, 张梦壕. 多变换器系统无源控制策略研究^*[J]. 电气工程学报, 2022, 17(1): 63-70.

WANG Zhenye, WANG Jiuhe, ZHANG Menghao. Research on Passivity-based Control Strategy of Multi-converter System[J]. Journal of Electrical Engineering, 2022, 17(1): 63-70.

图/表 13

图1

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表1

表2

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表3

参考文献 16

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变换器	参数	数值
boost源变换器	电感器电感/mH	3.1
boost源变换器	电容器电容/μF	2 000
buck负载变换器	电感器电感/mH	3.2
buck负载变换器	电容器电容/μF	800
boost负载变换器	电感器电感/mH	1.25
boost负载变换器	电容器电容/μF	850
其他	变换器开关频率/kHz	20

变换器	参数	数值
boost源变换器	α	0.5
	β	2
	δ	0.000 3
	r_a1	100
buck负载变换器	α	0.6
	β	2
	δ	0.000 1
	r_a2	70
boost负载变换器	α	0.5
	β	1.5
	δ	0.000 1
	r_a3	70

控制策略	上升时间/s	电压超调量(%)	电压最大变化量/V
控制策略	上升时间/s	电压超调量(%)	恒功率负载变化时	电源电压变化时
PI+PBC	0.016	2	2.5	1.5
ADRC+PBC	0.020	0	0	0

多变换器系统无源控制策略研究^*

Research on Passivity-based Control Strategy of Multi-converter System

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