基于端口受控耗散哈密顿系统模型的模块化多电平变换器无源反步环流抑制方法 被引量：18

1

作者 薛花 潘哲晓 +2 位作者 王育飞 田广平 杨兴武 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期2596-2611,共16页

模块化多电平变换器(MMC)应用于大功率可再生能源发电并网时,由于存在可再生能源的随机性波动、系统参数摄动和本身的非线性特性,采用传统矢量控制方法实现MMC环流抑制难以确保系统全局稳定运行和强鲁棒性能。针对这一问题,提出基于端... 模块化多电平变换器(MMC)应用于大功率可再生能源发电并网时,由于存在可再生能源的随机性波动、系统参数摄动和本身的非线性特性,采用传统矢量控制方法实现MMC环流抑制难以确保系统全局稳定运行和强鲁棒性能。针对这一问题,提出基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的MMC无源反步环流抑制方法。在构建基于PCHD模型的MMC全局能量函数基础上,设计无源性控制器,通过能量函数整形,修正闭环系统的能量耗散和能量流动方式,使系统能量在期望平衡点取最小值,以实现系统全局渐进稳定。结合反步控制方法,消除不确定扰动与MMC系统参数摄动引起的跟踪误差,从而实现系统内、外扰动情形下环流二倍频分量的快速平抑。基于Matlab/Simulink的仿真结果与基于dSPACE的实验结果表明:所提无源反步环流抑制方法具有形式简单、无奇异点、暂态性能好的特点,同时能够确保系统全局稳定与强鲁棒性。 展开更多

关键词 模块化多电平变换器 环流抑制 端口受控耗散哈密顿系统模型 无源性控制 反步法

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永磁同步电动机的哈密顿最优控制系统 被引量：1

2

作者 徐建英 谷伟志 吴婷 《微特电机》 北大核心 2016年第1期43-47,共5页

针对内埋式永磁同步电动机数学模型的非线性,基于非线性系统正交分解的端口受控哈密顿模型,采用能量成型与无源性的控制方法,设计了内埋式永磁同步电动机调速系统的控制器,并证明了该系统的稳定性。将速度控制问题转化为带阻尼系数的一... 针对内埋式永磁同步电动机数学模型的非线性,基于非线性系统正交分解的端口受控哈密顿模型,采用能量成型与无源性的控制方法,设计了内埋式永磁同步电动机调速系统的控制器,并证明了该系统的稳定性。将速度控制问题转化为带阻尼系数的一阶微分方程求解问题,给出了阻尼系数的求取方法。进而提出了同时考虑逆变器电压约束和最大转矩/电流比控制的优化方法,为哈密顿控制器提供了期望平衡点。仿真结果表明该调速系统具有良好的控制性能。 展开更多

关键词 非线性模型 端口受控哈密顿模型 逆变器约束 最优化

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级联H桥并网逆变器能量成型控制策略及控制参数整定

3

作者 李朝东 叶满园 +1 位作者 冉岩 宋蕙慧 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第4期1587-1598,I0030,共13页

级联H桥多电平逆变器因具有模块化特性,在并网系统中被广泛运用。但因其具有强耦合的非线性特性,在应用PI闭环控制等线性控制策略时,系统的快速性较差、控制参数多且难以整定。针对此问题,提出一种能量成型控制策略。首先,通过瞬时功率... 级联H桥多电平逆变器因具有模块化特性,在并网系统中被广泛运用。但因其具有强耦合的非线性特性,在应用PI闭环控制等线性控制策略时,系统的快速性较差、控制参数多且难以整定。针对此问题,提出一种能量成型控制策略。首先,通过瞬时功率观测,建立系统同步旋转坐标系下的端口受控哈密顿模型,设计系统的能量成型控制器。其次,分析控制参数对系统控制性能的影响,并给出控制参数整定的一般性方法。最后,通过仿真和实验验证所提控制参数整定方法的合理性,也验证了所提控制策略较PI闭环控制的控制参数更少、动态性能更优。 展开更多

关键词 级联H桥 并网逆变器 能量成型控制 控制参数整定 端口受控哈密顿模型

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基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略 被引量：11

4

作者 程启明 李涛 +2 位作者 程尹曼 陈路 孙伟莎 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1718-1727,共10页

基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源P... 基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源PCHD模型的控制规律选取能量函数与注入阻尼,并进行控制系统的设计。该控制策略不但使系统具有优良的动、静特性,且逆变器输出电流谐波低、经济性高;最后,仿真和硬件实验验证了基于PCHD模型的无源控制策略的正确性和有效性。 展开更多

关键词 新型准Z源T型拓扑 端口受控耗散哈密顿系统模型 无源控制 能量函数 注入阻尼

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基于PCHD模型的振荡浮子式波浪发电系统的无源控制 被引量：11

5

作者 黄秀秀 杨金明 +1 位作者 陈渊睿 姜元 《电测与仪表》 北大核心 2019年第7期107-112,共6页

波浪能是最复杂的一种可再生能源,这一特性导致其功率控制算法的实现性差。针对这一问题,文章基于一种全封闭的振荡浮子式波浪发电系统的动力学模型,构建波浪发电系统的端口受控的耗散哈密顿模型(PCHD),并设计无源性控制器,为改善系统... 波浪能是最复杂的一种可再生能源,这一特性导致其功率控制算法的实现性差。针对这一问题,文章基于一种全封闭的振荡浮子式波浪发电系统的动力学模型,构建波浪发电系统的端口受控的耗散哈密顿模型(PCHD),并设计无源性控制器,为改善系统动态响应在无源性控制器中注入阻尼。仿真结果表明,在波浪变化条件下,该系统能实现最佳状态的快速跟踪,且有良好的动态特性。通过采用PCHD模型,使控制器设计过程具有结构性的特点,物理意义清晰,设计简单。 展开更多

关键词 波浪发电 无源控制 端口受控的哈密顿模型 注入阻尼 动态性

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电容中点式三相四线制SAPF基于PCHD模型的无源控制策略 被引量：4

6

作者 何睿钦 杨宁 +2 位作者 崔承刚 郭卫民 陈辉 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3266-3274,共9页

针对三相三线制并联型有源滤波器（SAPF）在电网不平衡时需对正、负、零序分量进行分别控制等缺点,选择电容中点式三相四线制SAPF为研究对象,同时利用其无源性提出一种基于端口受控耗散哈密顿（PCHD）模型的非线性无源控制策略。首先,... 针对三相三线制并联型有源滤波器（SAPF）在电网不平衡时需对正、负、零序分量进行分别控制等缺点,选择电容中点式三相四线制SAPF为研究对象,同时利用其无源性提出一种基于端口受控耗散哈密顿（PCHD）模型的非线性无源控制策略。首先,根据被控对象在dq0坐标系下的数学模型得到其PCHD数学模型;然后,采用互联和阻尼分配（IDA）法设计了SAPF的无源控制器;最后,根据直流侧的总电压和差压对补偿电流有所影响,设计了基于PI控制的SAPF外环电压控制器。仿真及实验结果表明,所设计的基于PCHD模型的电容中点式三相四线制SAPF能够实现电网平衡/不平衡情况下的电流低谐波、直流侧电压稳定及中点电压平衡;同时,与传统的双环PI控制策略相比,具有较好的补偿效果和响应速度。 展开更多

关键词 并联型有源滤波器 三相四线制 电容中点式 电网不平衡 端口受控耗散哈密顿模型 互联和阻尼分配

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双级矩阵变换器驱动永磁同步电机的混合非线性控制系统 被引量：27

7

作者 程启明 黄伟 +2 位作者 程尹曼 徐聪 郭凯 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期101-111,共11页

针对传统PWM变换器及PID控制器存在的很多缺点,提出一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)的混合非线性控制方案。首先,针对系统易受电网和负载扰动的问题,建立TSMC-PMSM系统整流器端口的受控耗散哈密顿模型(PCHD),证明... 针对传统PWM变换器及PID控制器存在的很多缺点,提出一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)的混合非线性控制方案。首先,针对系统易受电网和负载扰动的问题,建立TSMC-PMSM系统整流器端口的受控耗散哈密顿模型(PCHD),证明其严格的无源性,设计TSMC-PMSM系统整流器端口的基于互联与阻尼分配(IDA)的无源性控制(PBC)器,并理论证明该闭环系统的稳定性;另外,针对转速外环PID控制器自我调节能力差的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)非线性光滑反馈的特点,设计变积分系数PI-ADR非线性控制器。仿真和样机实验结果都表明,采用混合非线性控制的TSMC-PMSM系统具有良好的网侧性能、很强的抗扰动能力和很好的动、静态性能。 展开更多

关键词 双级矩阵变换器 永磁同步电机 混合非线性控制 端口受控的耗散哈密顿模型 无源性控制 自抗扰控制器

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柔性直流输电系统含有积分稳定环节的无源控制系统设计 被引量：6

8

作者 孟永庆 李宦 +2 位作者 刘杰 张洁华 宁联辉 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第23期77-84,共8页

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统具有非线性、强耦合、多输入等特点,其控制系统往往难以在消除稳态误差的同时,依然保持全局渐近稳定。基于VSC-HVDC输电系统的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,提出了一类具有积分稳定环节的互... 电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统具有非线性、强耦合、多输入等特点,其控制系统往往难以在消除稳态误差的同时,依然保持全局渐近稳定。基于VSC-HVDC输电系统的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,提出了一类具有积分稳定环节的互联和阻尼配置的无源(IDAPB)控制方案的设计方法,并依据控制原理给出了3种具有典型性的控制方案及其控制参数的取值范围。对于其中性能最优的指数稳定型IDA-PB控制方案,利用积分稳定性定理,在其控制器中加入积分稳定环节,使得系统在受到大干扰或是系统参数无法精确预知时,具有良好的稳态、暂态特性的同时,依然保持全局渐近稳定。控制系统的设计过程中,无需求解偏微分方程,大大简化了计算量。PSCAD/EMTDC环境下的仿真表明,与传统比例—积分(PI)控制相比,IDA-PB控制策略能显著提高系统稳态、暂态性能,响应速度快、跟踪精度高,且对参数变化不敏感,有优良的鲁棒性及全局稳定性。 展开更多

关键词 电压源换流器型高压直流 端口受控耗散哈密顿模型 无源控制 指数稳定 积分稳定

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永磁同步电机调速系统的非线性鲁棒滑模控制 被引量：15

9

作者 侯利民 申鹤松 +1 位作者 李蕴倬 李秀菊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期143-152,共10页

针对表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统中存在电机内部参数摄动和外部负载扰动等不确定因素时影响调速系统鲁棒性的问题,提出带扩张状态观测器(ESO)滑模速度控制的永磁同步电机调速系统H∞鲁棒整形电流控制算法。首先,基于端口受控耗... 针对表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统中存在电机内部参数摄动和外部负载扰动等不确定因素时影响调速系统鲁棒性的问题,提出带扩张状态观测器(ESO)滑模速度控制的永磁同步电机调速系统H∞鲁棒整形电流控制算法。首先,基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)标称数学模型设计了整形控制器,在此基础上考虑参数摄动和负载扰动构建了H∞鲁棒电流控制器,由此得到了H∞鲁棒整形电流控制器,改善了电流控制的动态品质和鲁棒性;然后,采用滑模控制(SMC)设计了速度控制器,利用扩张状态观测器估计综合干扰项d^,从而得到q轴期望的电流iq^*,间接改善滑模固有抖振问题的同时进一步增强了调速系统中存在综合干扰因素时的鲁棒性。最后,通过仿真和半实物仿真实验验证了所提出控制策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 端口受控耗散哈密顿模型 整形控制 H∞鲁棒控制 滑模控制 扩张状态观测器

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VSC-HVDC型并网风电场的无源控制研究 被引量：4

10

作者 张丽娜 赵巧娥 张乐乐 《自动化技术与应用》 2015年第11期47-52,共6页

对于采用柔性直流输电(VSC-HVDC)并网的风电场系统,基于其换流器在d-q旋转坐标系下数学模型,建立换流器的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,采用互联与阻尼配置(IDA-PB)的控制理论,利用注入新的阻尼矩阵的作用,设计换流器的IDA-PB控制器。... 对于采用柔性直流输电(VSC-HVDC)并网的风电场系统,基于其换流器在d-q旋转坐标系下数学模型,建立换流器的端口受控耗散哈密顿(PCHD)模型,采用互联与阻尼配置(IDA-PB)的控制理论,利用注入新的阻尼矩阵的作用,设计换流器的IDA-PB控制器。最后在不同的运行条件下,通过MATLAB/SIMULIK软件对所设计的控制器进行仿真验证,结果表明其具有较强的鲁棒性和良好的动、静态性能。 展开更多

关键词 柔性直流输电 端口受控耗散哈密顿模型 换流器 互联与阻尼配置控制 解耦控制

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带恒功率负载的Boost变换器非线性控制 被引量：5

11

作者 杨继鑫 王久和 +1 位作者 孙石涛 王振业 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第4期338-343,共6页

针对Boost变换器在带恒功率负载的情况下可能会导致系统不稳定的问题,采用基于端口受控耗散哈密顿模型的无源控制方法对带恒功率负载的Boost变换器进行控制,从而可以实现系统的大信号稳定.同时,本文引入自抗扰控制技术与无源控制相结合... 针对Boost变换器在带恒功率负载的情况下可能会导致系统不稳定的问题,采用基于端口受控耗散哈密顿模型的无源控制方法对带恒功率负载的Boost变换器进行控制,从而可以实现系统的大信号稳定.同时,本文引入自抗扰控制技术与无源控制相结合,以此来消除无源控制在系统受到扰动时产生的电压稳态误差问题.在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,与PI结合无源控制、PI控制相比,本文所提控制策略下的系统动、稳态性能更好,有效增强了系统的鲁棒性,为带恒功率负载的变换器控制设计提供了新的思路. 展开更多

关键词 BOOST变换器 恒功率负载 端口受控耗散哈密顿模型 无源控制 自抗扰控制

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准Z源三电平并网逆变器的无源控制策略 被引量：15

12

作者 程启明 江畅 +1 位作者 沈磊 程尹曼 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期4361-4372,共12页

该文将无源控制(PBC)引入到一种准Z源三电平并网逆变器上,该方法无需对逆变器系统进行线性化处理,就可实现良好的并网控制。首先,讨论逆变器拓扑的工作原理,推导出逆变器整体数学模型,给出无源E-L(Euler-Lagrange)方程形式;然后,验证逆... 该文将无源控制(PBC)引入到一种准Z源三电平并网逆变器上,该方法无需对逆变器系统进行线性化处理,就可实现良好的并网控制。首先,讨论逆变器拓扑的工作原理,推导出逆变器整体数学模型,给出无源E-L(Euler-Lagrange)方程形式;然后,验证逆变器系统具有严格的无源特性,通过采用合适的阻尼注入和控制率,加速逆变器系统达到期望点,得到逆变器并网电流解耦的无源控制规律,设计出逆变器的无源控制系统,并结合正弦脉宽调制(SPWM)算法驱动逆变器的开关动作;最后,在Matlab/Simulink软件仿真平台和硬件平台上进行实验,实验结果表明,该文基于E-L模型的无源控制策略具有动态特性好、鲁棒性强等优点。 展开更多

关键词 准Z源逆变器 三电平逆变器 无源控制 E-L模型 端口受控耗散哈密顿模型

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电网不平衡下模块化多电平变换器无源一致性控制方法 被引量：10

13

作者 薛花 田广平 +2 位作者 扈曾辉 王育飞 杨兴武 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期85-95,共11页

针对采用传统矢量控制的模块化多电平变换器(MMC)在电网发生单相短路时易发生系统运行失稳的问题,从能量角度出发,提出形式简单、稳定性较好的无源一致性控制方法。以电网不平衡情形下正序电流期望轨迹快速跟踪与负序电流快速抑制为第1... 针对采用传统矢量控制的模块化多电平变换器(MMC)在电网发生单相短路时易发生系统运行失稳的问题,从能量角度出发,提出形式简单、稳定性较好的无源一致性控制方法。以电网不平衡情形下正序电流期望轨迹快速跟踪与负序电流快速抑制为第1目标,通过建立MMC端口受控耗散哈密顿模型,求取不影响全局能量耗散的"无功力",简化无源性控制器设计,实现全局能量在期望平衡点处达到最小,闭环控制系统全局渐近稳定。以提升正、负序dq轴电流期望轨迹跟踪的同步性为第2目标,将当前相与相邻相的并网电流期望轨迹跟踪误差作为状态误差引入无源性控制律,提出无源一致性控制方法,实现正、负序dq轴电流期望轨迹跟踪的同步达成。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明:所提方法在系统单相短路故障分别与直流侧电压阶跃变化、有功功率波动、MMC参数摄动同时发生时具有良好动静态性能、宽稳定域和强鲁棒性。 展开更多

关键词 电网不平衡 模块化多电平变换器 端口受控耗散哈密顿模型 无源性控制 一致性控制

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储能型MMC-HDT的无源控制及模式切换控制策略 被引量：1

14

作者 杨天翔 程志江 +1 位作者 杨涵棣 田峰 《电气传动》 2023年第8期19-28,共10页

针对智能煤矿建设的需求和煤矿井下电网存在的问题,提出了一种含有储能模块的储能型模块化多电平混合式配电变压器(MMC-HDT)。首先,对提出的储能型MMC-HDT进行建模,并考虑电网故障和储能荷电状态(SOC)给出四种工作运行模式。其次,根据MM... 针对智能煤矿建设的需求和煤矿井下电网存在的问题,提出了一种含有储能模块的储能型模块化多电平混合式配电变压器(MMC-HDT)。首先,对提出的储能型MMC-HDT进行建模,并考虑电网故障和储能荷电状态(SOC)给出四种工作运行模式。其次,根据MMC-HDT交流侧的端口受控耗散哈密顿模型(PCHD)设计无源控制器。最后,设计四种工作运行模式的切换控制策略。实验结果表明,所提控制策略在储能型MMC-HDT中,馈网电流稳态总谐波畸变率进一步降低,有效限制电压故障时馈网电流无限制突增;在任何电网电压故障状态下,均可以实现负荷电压保持在额定值处,可以实现不间断供电的功能,提高了配电系统的可靠性。 展开更多

关键词 混合配电变压器 端口受控耗散哈密顿模型 无源控制 模块化多电平变换器

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一类耦合液位系统的固定时间控制

15

作者 许涛 于海生 于金鹏 《控制与决策》 北大核心 2025年第3期1035-1042,共8页

针对一类耦合液位系统,提出一种基于端口受控哈密顿系统模型的固定时间控制策略.首先,从物料平衡角度选择哈密顿函数,构建耦合液位系统的端口受控哈密顿系统模型;然后,基于一种新型目标哈密顿函数,结合匹配条件设计固定时间控制器,使得... 针对一类耦合液位系统,提出一种基于端口受控哈密顿系统模型的固定时间控制策略.首先,从物料平衡角度选择哈密顿函数,构建耦合液位系统的端口受控哈密顿系统模型;然后,基于一种新型目标哈密顿函数,结合匹配条件设计固定时间控制器,使得系统在固定时间收敛在稳定域;接着,提出一种目标结构矩阵参数整定方法以降低控制器求解过程的复杂度,并给出目标矩阵参数与收敛时间之间的内在关联;最后,结合L_(2)增益干扰抑制理论,设计全局固定时间H_(∞)控制器.所提出控制方法能够更好地实现设定值跟踪,具有较好的鲁棒性,控制器更为简洁.通过仿真结果验证了该控制策略的有效性. 展开更多

关键词 非线性系统 固定时间控制 端口受控哈密顿系统模型 耦合液位控制系统 H_(∞)控制

原文传递

带恒功率负载的Buck-Boost变换器的稳定性研究 被引量：5

16

作者 宫振杰 王久和 《电气工程学报》 2017年第11期1-6,共6页

本文利用无源性研究带恒功率负载的Buck-Boost变换器稳定性问题。恒功率负载的负阻抗特性使Buck-Boost变换器输入阻抗实部负定,使变换器为非无源的,可导致其不稳定。对此,本文设计了一种基于端口受控的耗散哈密顿模型的无源控制器,使Buc... 本文利用无源性研究带恒功率负载的Buck-Boost变换器稳定性问题。恒功率负载的负阻抗特性使Buck-Boost变换器输入阻抗实部负定,使变换器为非无源的,可导致其不稳定。对此,本文设计了一种基于端口受控的耗散哈密顿模型的无源控制器,使Buck-Boost变换器输入阻抗实部由负定变为正定,保证了变换器无源性和稳定性,进而可实现变换器具有好的稳态和动态性能。仿真结果表明,无源控制器可保证带恒功率负载的Buck-Boost变换器无源性和稳定性,并使变换器具有优秀的稳态和动态性能。 展开更多

关键词 BUCK-BOOST变换器 恒功率负载 端口受控的耗散哈密顿模型 无源控制器

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基于无源性的直流微网虚拟惯性研究

17

作者 杨继鑫 王久和 王振业 《电气工程学报》 CSCD 2021年第1期34-41,共8页

为提高直流微网中变换器的动态性能和直流母线电压的稳定性,文中提出一种基于无源性的虚拟惯性控制策略。首先基于变换器的端口受控耗散哈密顿模型,设计出无源电流控制器,然后引入虚拟直流电机控制作为电压外环。仿真结果表明,文中所提... 为提高直流微网中变换器的动态性能和直流母线电压的稳定性,文中提出一种基于无源性的虚拟惯性控制策略。首先基于变换器的端口受控耗散哈密顿模型,设计出无源电流控制器,然后引入虚拟直流电机控制作为电压外环。仿真结果表明,文中所提基于无源性的虚拟惯性控制策略可较好地提高直流微网的惯性;同时相比传统的下垂控制策略,当微网系统受到扰动时,变换器的动态性能和直流母线电压的稳定性有所提高,从而证明文中所提控制策略的可行性。 展开更多

关键词 直流微网 无源性 虚拟惯性 端口受控耗散哈密顿模型 虚拟直流电机控制

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