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余冰高工：MMMC两侧电流基于Lyapunov函数的控制策略

分频传输系统（fractional frequency transmission system，FFTS）是一种海上风电电能传输方案，FFTS中最为关键的装置为大功率AC/AC变换器，而模块化多电平矩阵变换器（modular multilevel matrix converter，MMMC）是一种高电压、大功率AC/AC变换器。针对MMMC输入输出两侧的电流控制，目前一般都采用传统PI控制，其控制参数多且控制效果不理想，而基于Lyapunov函数的控制策略的控制器数量、控制复杂程度和效果都优于PI控制，因此提出了MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制策略。根据MMMC的拓扑结构，推导出MMMC输入输出两侧电流解耦模型，再结合Lyapunov函数控制理论，推导出MMMC输入输出两侧电流的Lyapunov函数控制的数学模型，证明了所提控制具有全局渐进稳定性，讨论了Lyapunov函数控制的不精确以及参数选择问题。最后在MATLAB仿真平台上针对MMMC输入输出两侧电流控制采用所提控制策略和传统控制策略分别在不同工况下进行实验比较，仿真结果验证了所提控制策的正确性与优越性。 关键词海上风电；模块化多电平矩阵变换器；输入输出两侧电流；Lyapunov函数控制；PI控制 0引言由于环保、可再生性、可靠性和经济性等显著优势，海上风电越来越受到重视，而我国海上风电资源丰富［1-2］，但如何将海上发电厂并入主电网中成为亟待解决的关键问题。当前输电方式为50 Hz高压交流输电（high voltage AC transmission，HVAC）和高压直流输电（high voltage DC transmission，HVDC）两种方式［3-4］。其中HVAC因其价格低廉、使用方便而广受欢迎，但随着传输距离与电机容量的增大，海底电缆充电电流过大，使其使用受限。HVDC可以解决这个问题，但需要大量费用来建设和维护一个海上换流站。针对以上不足，近年来提出了分频传输系统（fractional frequency transmission system，FFTS）［5］。FFTS又称低频交流传输系统，其原理是利用较低的电网频率（一般为50/3Hz），以改善传输电缆的性能。与HVDC相比，FFTS只需一个陆上AC/AC变换器就可以显著降低成本［6］。在FFTS系统中，AC/AC变换器是最重要的设备。为更好实现AC/AC变换，R. Erickson等采用模块化多电平矩阵变换器（modular multilevel matrix converter，MMMC）这种直接AC/AC变换器拓扑结构［7-9］。它采用了级联H桥子模块，使其具备高电压、大容量的特点，但MMMC系统拓扑复杂，需要同时对9个桥臂多个子模块进行电压平衡和循环控制。为了实现上述控制，目前已有部分学者对MMMC的控制方案进行了研究。目前大部分文献主要研究对MMMC输入侧［10-12］、输出侧［13-15］、电容电压和桥臂环流［11］进行控制。其中关于电容电压和桥臂环流的研究较多，例如文献［16］提出了桥臂电流再生策略。文献［17］提出了交叉SRF解耦算法以处理输入输出两侧不同频率的循环电流之间的紧密耦合。文献［18-19］提出了基于支路能量平衡的控制策略。文献［20］提出注入最优循环电流与共模电压实现MMMC全频域电容电压平衡。文献［21］提出了新的能量平衡控制方法，其在平衡各子模块电容器电压的同时允许变换器四象限运行。但目前对于MMMC输入、输出两侧控制大都采用传统PI控制［11-12］，例如文献［22］提出了MMMC双αβ0变换方法，实现了输入、输出两侧的电流和桥臂电流的解耦控制，但输入、输出两侧电流仍用传统PI控制，其控制性能并不理想。目前MMMC输入输出两侧控制存在问题的根源在于采用传统的PI控制，而传统的PI控制仅适于线性、定常、单变量的被控对象，而MMMC输入、输出两侧的被控对象具有非线性、时变、多变量的特点，因此，当传统的PI控制用于MMMC输入、输出两侧控制时，首先须对MMMC输入、输出两侧对象进行多变量解耦，并对非线性对象在小范围内进行线性化处理，从而把多变量、非线性的MMMC输入、输出两侧对象变为多个单变量的线性对象，最后才能采用多个PI控制器进行控制。但是，这样的解耦、线性化处理过程会带来解耦不彻底、系统大范围变化时系统稳定差（即难以确保系统全局稳定性，仅能在小范围局部稳定），且多个PI控制器的参数整定及自适应变化困难等问题，因此，传统的PI控制用于MMMC这种复杂对象控制难以取得理想的控制效果。从本质上讲，非线性、多变量的MMMC输入、输出两侧对象应该采用非线性、多变量的控制方法，这样才能达到理想的控制效果，且可以根本解决传统的PI控制用于非线性对象控制的问题。

  • 2024-10-21
  • 阅读102

车联网消防车解决方案（22页 PPT）

城市火灾具有突发性、随机性等特点，一旦发生或救助不及时，就会给人民的生命财产带来巨大的损失，这就要求消防队伍能够及时、准确、正确的展开火灾救援处置工作，而这面临很多实际挑战：

  • 2024-11-16
  • 阅读36
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  • 22页
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智慧建造总体策划方案

机荷高速改扩建项目位于深圳市中心区域，是粤港澳大湾区东西向的交通中轴线。起点位于龙岗区的荷坳立交，顺接惠盐高速;终点位于宝安区的鹤州立交，连接广深高速与深中通道(计划2024年建成)顺接，路线长约43km V w 项目扩建采用复合双层高速、隧道、双层立交、双层服务区等设计，具有控制因素多、工程结构复杂、保通要求高。 交通疏解难度大、桥梁规模大、建设工期紧等特点。

  • 2024-11-05
  • 阅读48

等保2.0运营管理中心

等保进入2.0时代，保护对象从传统的网络和信息系统，向“云移物工大”上扩展基础网络、重要信息系统、互联网、大数据中心、云计算平台、物联网系统、移动互联网、工业控制系统、公众服务平台等都纳入了等级保护的范围, 公众

  • 2024-11-28
  • 阅读46

绿色低碳园区平台建设解决方案

物联网 ◆水、电、气、温度、压力等传感器快速发展，成本↓,性能t; ◆ Lora和NB-IOT 解决15~20km 的LPWAN 需求； ◆移动互联网及M2M 物联网的组网技术成熟，催生高效解决方案； 云端运维 ◆云端管理，削减企业自身的能源工程人员成本； ◆及时发掘问题故障，设备自动化管理； ◆结合峰谷平电价及用能需求优化调度设备策略； 大数据 ◆建立能耗设备模型，设备预警、效率分析； ◆数据挖掘，能耗消耗规律及能效提升空间； ◆通过能耗数据、经营数据等分析企业经营状态、为第三方金融提供服务

  • 2024-09-18
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双碳背景下企业的可信碳管理之路

碳排放核算业务技术咨询服务，通过构建园区碳排核算模型、能碳关系模型、碳排预测模型等，为园区低碳管理、低碳信息、低碳服务提供基础。 开展碳核查及碳中和认证服务，以园区日常运营和维护情况为对象，深入挖掘并对碳资产进行评估和核证，赋予碳资产经济附加值， 结合碳资产交易市场，探索适用于园区的CCER碳资产开发和管理策略。通过对园区开展现场实地核查，对园区内所有碳排、碳汇源的活动水平及排放或消纳情况进行统计核算

  • 2024-09-18
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双碳监测平台建设解决方案

碳监测 以“大数据+云计算+移动互联”技术为支撑，升级能源e+智能运维平台。为客户提供智能代运维服务后，通过增加传感器获得客户实时碳排放数据及其他有助于碳核查的信息，建立碳排放监测分析模型， 对企业碳排放和清洁能源减排进行在线智能分析，提供实时碳超额告警，助力客户碳履约，并为后续的碳咨询、碳交易、减碳实体项目开发，提供基础支持。

  • 2024-09-18
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双碳目标下的碳管理解决方案

碳咨询 为企业项目全生命周期提供碳咨询服务，涵盖了碳排放合规咨询、节能降碳诊断、定制化减排方案、碳交易入市培训、碳交易方案研究等业务板块，帮助企业完成碳规划、碳减排、碳资产管理、碳履约、碳交易策略制定。

  • 2024-09-18
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