Passivity-based Control Strategy for Input Side of Modular Multilevel Matrix Converter

Qiming CHENG; Xinqiao MA; Chang JIANG; Miaozhen ZHAO

doi:10.7500/AEPS20200909005

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Passivity-based Control Strategy for Input Side of Modular Multilevel Matrix Converter

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Passivity-based Control Strategy for Input Side of Modular Multilevel Matrix Converter
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 11, Pages: 136-143(2021)
- 作者机构：
  
  上海市电站自动化技术重点实验室（上海电力大学自动化工程学院），上海市 200090
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China
- DOI：10.7500/AEPS20200909005
  CLC：
- Received：09 September 2020，
  
  Revised：2021-01-11，
  
  Published Online：02 April 2021，
  
  Published：10 June 2021
- 稿件说明：
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程启明,马信乔,江畅等.模块化多电平矩阵变换器输入侧的无源控制策略[J].电力系统自动化,2021,45(11):136-143.

CHENG Qiming,MA Xinqiao,JIANG Chang,et al.Passivity-based Control Strategy for Input Side of Modular Multilevel Matrix Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(11):136-143.
程启明,马信乔,江畅等.模块化多电平矩阵变换器输入侧的无源控制策略[J].电力系统自动化,2021,45(11):136-143. DOI： 10.7500/AEPS20200909005.

CHENG Qiming,MA Xinqiao,JIANG Chang,et al.Passivity-based Control Strategy for Input Side of Modular Multilevel Matrix Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(11):136-143. DOI： 10.7500/AEPS20200909005.

摘要

模块化多电平矩阵变换器（M3C）在风力发电中具有突出优势，可实现从低频交流电到工频交流电的AC/AC变换。为了解决比例-积分(PI)控制调节参数多、谐波含量高等问题，文中依据无源控制理论，分析了M3C输入侧数学模型的无源性及稳定性，提出其无源控制策略。通过MATLAB/Simulink建模仿真，验证了所提无源控制策略的正确性和优越性，并且模拟了输入侧频率变化、输出侧负载变化时，通过无源控制策略实现M3C的变频及变负载运行。相比于PI控制，所提无源控制响应更快、调节参数更少、谐波含量更低，整体控制效果更好。

Abstract

The modular multilevel matrix converter (M3C) has outstanding advantages in wind power generation

which can realize AC/AC conversion from low-frequency alternating current to power-frequency alternating current. In order to solve the problems of too many adjustment parameters and high harmonic contents of proportional-integral (PI) control

this paper analyzes the passivity and stability of the input-side mathematical model of M3C based on the passivity-based control theory

and proposes its passivity-based control strategy. Through the modeling and simulation in MATLAB/Simulink

the correctness and superiority of the proposed passivity-based control strategy are verified. When the input-side frequency and the output-side load change

the operation of M3C with variable frequency and load are realized through the passivity-based control strategy. Compared with PI control

the proposed passivity-based control has faster response

less adjustment parameters

lower harmonic content

and its overall control effect is better.

关键词

Keywords

references

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