基于欧拉-拉格朗日模型的多变换器系统无源控制策略及其稳定性分析

本文主要探讨了多变换器系统(Multi-Converter System, MCS)在现代电力电子技术中的广泛应用，特别是在直流微电网中的重要作用。随着能源需求的增长和环保压力的增加，直流微电网因其成本效益高、损耗低以及易于维护等优点，成为了研究热点。然而，MCS中的电力电子变换器之间的相互作用可能导致功率振荡和系统不稳定，特别是当存在大量恒功率负载(CPL)时，这种负阻特性对系统的稳定性构成了挑战。 传统的系统稳定性分析方法往往依赖于固定和完整的系统模型，但在分布式能源环境下，MCS的动态性和不确定性使其难以适应。为了克服这些困难，研究人员引入了无源控制(Passivity-based Control, PBC)的概念。PBC理论认为，如果系统是无源的，那么它就是稳定的，即使由多个无源子系统组成，整个系统仍保持稳定。文献[10-11]提出了自律稳定控制策略，通过确保每个变换器的无源特性，实现了系统级的稳定性保障，但这种方法基于小信号模型，对于大扰动时的稳定性保障有所局限。 本文作者创新性地采用了无源控制分散致稳的思想，通过欧拉-拉格朗日模型(Euler-Lagrange Model)与自抗扰控制技术相结合，提出了一种针对MCS的新型无源控制策略。这种方法将MCS分解为多个子系统，每个子系统负责自身的稳定，从而实现整体系统的稳定。与小信号稳定性分析不同，这种方法能够保证在系统受到大扰动时的全局稳定性，不仅适用于近似静态条件，也扩展到了动态条件下系统行为的稳健控制。 本文的研究旨在解决MCS在实际应用中面临的稳定性问题，通过引入无源控制理论和自抗扰控制技术，提供了一种更为全面和实用的解决方案，对于提高直流微电网系统的可靠性和效率具有重要意义。