基于勒讓德多項式的MMC自適應反步控制策略

徐雷，夏向陽，敬華兵，劉奕玹，賀燁丹，易海淦

(1. 長沙理工大學 電氣與信息工程學院，湖南 長沙 410114；2. 株洲中車機電科技有限公司， 湖南 株洲 412005)

0 引言

模塊化多電平換流器（modular multilevel converter, MMC）作為新一代的電壓源型換流器因為其模塊化設計、拓展性強、有效冗余、最小化無源濾波器尺寸和諧波水平低等優點[1-4]，近年來在新能源并網、STATCOM、高壓直流輸電、變速電機驅動器和儲能系統等領域中得到廣泛關注[5-10]。與常規電壓源型換流器不同，MMC系統中擁有眾多控制變量，動態方程中又表現出非線性的特征，常規使用的線性控制器沒有考慮橋臂電流、子模塊電容電壓等動態特性帶來的影響，這使得線性控制器無法兼顧穩定性和響應速度之間的平衡，控制器參數難以整定[11-12]。

目前已有文獻采用不同方法針對MMC的非線性特征對系統所帶來的不利影響進行了相關研究。文獻[13-14]采用滑模控制，但該控制方法的顫振問題沒有得到解決，容易損壞電力電子器件。文獻[15-16]采用模型預測控制，該控制方法基于目標函數最優的目標，避免了控制器參數整定，可實現對多個系統變量的控制，但需要精確的MMC模型。文獻[17-18]采用反饋線性化方法，使所得到的閉環系統成為線性化，但非線性抵消的問題無法解決。

反步控制法（back-stepping control,BSC）將Lyapunov函數的選擇與控制器的設計相結合，是一種具有不確定系統綜合方法的系統控制器，已在多領域應用[19-21]，可以提供出色的瞬態性能，以滿足系統對快速響應能力的要求。

反步控制法在電力電子換流器中的應用也是目前的研究重點。……