双闭环控制策略提升双级矩阵变换器性能与稳定性

本文主要探讨了一种基于双闭环控制策略的双级矩阵变换器（TSMC，Two-Stage Matrix Converter）的新型控制方法。双级矩阵变换器是一种用于电力电子领域的高性能电力变换器，它通过两个级联的开关状态转换，实现直流与交流之间的能量转换。在逆变级中，作者将该变换器的控制问题引入到d-q坐标系下，利用合成矢量模型进行分析。 提出的控制策略是采用复数PI控制器（Complex PI Controller），这是一种特殊的控制器设计，它能够在处理复杂的动态系统时提供良好的稳定性和快速响应。电压外环控制和电流内环控制是双闭环控制的关键组成部分，它们各自独立地对输出电压和输出电流进行调节。复数PI控制器的优势在于它能有效抑制内外环之间的相互影响，从而实现解耦控制，使得系统的控制精度和动态性能得到显著提升。 通过Simulink软件进行建模和仿真，研究者验证了这一控制方法的有效性。仿真结果显示，基于复数PI控制器的双闭环控制策略不仅可以实现解耦控制，而且还极大地改善了双级矩阵变换器在静态和动态条件下的性能，提高了其在面对外部扰动时的稳定性，增强了抗扰动能力。 总结来说，这项研究为双级矩阵变换器的设计提供了创新的控制技术，对于提高电力电子设备的效率、稳定性和鲁棒性具有重要意义，对于电力系统、电机驱动以及可再生能源转换等领域具有实际应用价值。