MMC开关周期状态空间建模与控制新方法

本文档深入探讨了"三相MMC技术"中的一个重要议题，即"Switching-Cycle State-Space Modeling and Control of the Modular Multilevel Converter"。它发表在2014年12月的IEEE JOURNAL OF EMERGING AND SELECTED TOPICS IN POWER ELECTRONICS 第2卷第4期，作者Jun Wang、Rolando Burgos和Dushan Boroyevich均是IEEE的会员或高级会员。 文章首先回顾了MMC（Modular Multilevel Converter）的先前建模方法，对MMC中使用的各种模型进行了详尽的讨论。这些模型包括电压源模型、电流源模型以及基于脉宽调制的模型等。然而，作者指出这些模型在控制方面的局限性，尤其是在处理MMC的未被充分利用的开关状态和操作模式时，传统的模型往往难以准确捕捉到其复杂的行为特性。 为了克服这一问题，本文提出了一种新颖的开关周期状态空间模型。这个模型的构建基于状态变量变换和基尔霍夫电压定律，避免了丢失电路的物理特性。通过这种方法，作者能够全面地表达MMC的所有可能开关状态，包括那些以前未被广泛研究的状态，以及各种运行模式。这种模型的优势在于它能够提供更精确的动态描述，从而为控制器的设计提供了更强的灵活性和性能优化潜力。 接着，论文详细介绍了新模型的数学推导过程，强调了其简洁性和有效性。通过这种方法，控制策略得以改进，使得MMC能够实现更高的效率、更低的损耗以及更宽的调频范围，这对于电力电子系统的设计和优化具有重要意义。 这篇论文是一项重要的贡献，不仅扩展了MMC的控制理论，而且为实际应用中的MMC设计提供了先进的工具。对于那些从事电力电子、电机驱动或者能量转换领域的研究人员和工程师来说，理解并应用这项工作中的方法将有助于提升他们设计高性能MMC系统的能力。