基于反馈线性化控制的级联H桥SVG: 控制策略与性能验证

本文主要探讨了基于反馈线性化控制的级联H桥SVG在电力系统中的应用与控制策略。级联H桥静止无功发生器（SVG）是一种广泛应用的动态无功补偿和谐波抑制装置，对于改善电能质量和净化电网污染具有重要意义。SVG在两相同步旋转dq坐标系下，由于其数学模型的特性——多变量、非线性和强耦合，常规的控制方法如重复控制、解耦控制等可能存在局限性。 为了提升SVG的控制性能，文章首先分析了系统的数学模型是否满足状态空间精确线性化的充要条件。如果满足，则通过非线性状态反馈变换，将SVG转化为线性系统，从而实现了有功和无功分量的解耦。这种方法有效地降低了系统的复杂度，使得控制设计更为简洁。 文章特别提到，控制策略的关键在于电流环的控制，而传统的数字PID前馈解耦控制由于比例积分环节的存在，参数调整不易且难以实现完全解耦。相比之下，反馈线性化控制方法显示出优势，它能够克服这些不足。文献［10］在考虑实际环境条件下优化参考值框架，防止了代数流形中的奇异性问题，提升了系统的稳定性。文献［11］则通过全系统线性化，确保了系统的瞬态性能。文献［12］采取周期性输出反馈设计，采用了增益矩阵形式的控制器，进一步改进了控制性能。 然而，文献［14］中的静止同步补偿器采用的状态反馈控制方法，尽管有效，但可能需要针对d轴电流环后的直流电使用PI调节器，这可能会带来额外的设计挑战。文章强调了通过反馈线性化方法，可以实现SVG在动态响应速度、无功补偿精度以及稳态特性上的优化，这在实际的MATLAB仿真模型和10 kV实验样机验证中得到了体现。 总结来说，本文的核心贡献在于提出了一种有效的反馈线性化控制策略，用于解决级联H桥SVG的非线性、强耦合问题，显著提高了SVG在电力系统中的补偿能力和控制性能。通过仿真和实验验证，这种控制方法在实际应用中展示了优良的性能，为电力系统的动态无功补偿和谐波抑制提供了新的解决方案。