基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制提升输出电流稳定性

本文主要探讨的是基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制策略，针对矩阵变换器在实际应用中常见的问题，如易受电网电压波动和负载不对称影响导致的输出电流不稳定。矩阵变换器因其体积小、功率因数高等优点，在电力自动化设备领域有着广阔的应用前景，但其内部的非线性特性使得在某些非正常工况下，如三相输入电压不对称和负载不平衡时，输出电流性能会受到影响。 首先，文章构建了矩阵变换器的输出端数学模型，利用Park变换将其转换为标准的仿射非线性系统。这种变换有助于更好地理解和处理系统的非线性行为。状态反馈线性化技术在此处发挥了关键作用，它通过坐标变换（如dq坐标），将非线性系统转换为线性系统，从而简化了控制设计。线性化过程中，反馈线性化避免了传统方法中泰勒级数展开可能带来的高阶项误差，确保了线性化过程的精确性和全局适用性。 相比于现有文献，如文献［5］提出的抗扰控制方法存在低次谐波较多的问题，文献［6］和［7］虽然提供了输入电压不平衡和干扰补偿，但实验验证局限在特定情况下。文献［8］和［10］虽有改进，但控制策略复杂，不易实现或适应参数变化。本文的方法则通过状态反馈线性化，设计出的控制器在三相输入电压不对称和负载不平衡的条件下，能够实现实时准确的输出电流跟踪，显著提升了系统在非正常工况下的性能。 在仿真和样机实验部分，作者使用MATLAB/Simulink平台进行了对比验证，结果显示新设计的控制器在实际应用中表现优秀。通过搭建的矩阵变换器样机测试，进一步证实了所设计控制器的有效性和实用性。总结来说，本文的工作不仅解决了矩阵变换器在非线性工况下的控制问题，还提供了一种更精确、全局的控制策略，对于提升电力电子变换器的性能具有重要意义。