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基于MMC的PET中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略
基于MMC的PET中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略
摘要：
随着电力电子技术的不断发展，中间隔离级DC-DC变换器在电力系统中得到了广泛应用。然而，传统的控制方法对于变换器的性能和稳定性仍存在一定的局限。为了提高变换器的性能和稳定性，本文提出了一种基于MMC（ModularMultilevelConverter）的PET（PowerElectronicTransformer）中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略。该控制策略基于模型预测控制（MPC）理论，通过建立变换器的数学模型并预测未来时刻的状态，实现对变换器的优化控制。具体逻析和实验结果表明，该控制策略具有较高的性能和稳定性，并且能够有效减小变换器的能量损耗，提高系统的效率和可靠性。
关键词：MMC，PET，DC-DC变换器，模型预测控制，性能，稳定性
1.引言
中间隔离级DC-DC变换器广泛应用于电力系统中，用于实现不同电压级之间的能量转换和传输。然而，传统的控制方法往往面临着性能和稳定性等方面的挑战。为了克服这些问题，研究者们提出了各种新型的控制策略。其中，模型预测控制作为一种先进的控制方法，展现了良好的控制效果和适用性。
2.MMC和PET的基本原理
MMC是一种采用模块化结构的多级变流器，具有高电压电平、高功率密度和低谐波失真等优点。MMC可以实现高压转换，并提供一定的功率平衡能力。PET是一种采用MMC作为中间隔离级的DC-DC变换器，它可以将高压直流转换为低压直流，并实现电力传输和分配。
3.基于MMC的PET中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略
3.1变换器的数学模型
首先，建立变换器的数学模型是实现模型预测控制的基础。根据MMC和PET的基本原理，可以建立变换器的状态空间方程和功率方程。通过将这些方程离散化，可以得到变换器的离散数学模型。
3.2模型预测控制器设计
基于变换器的数学模型，设计模型预测控制器。首先，选择状态变量和控制变量作为控制目标。然后，通过优化算法，计算出在未来时刻使目标函数最小化的控制变量。最后，将计算得到的控制变量应用于变换器中，实现对变换器的优化控制。
4.仿真和实验结果分析
本文通过Matlab/Simulink软件对基于MMC的PET中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略进行了仿真。结果表明，该控制策略能够有效地降低变换器的能量损耗，提高系统的效率和可靠性。同时，在不同工况下，该控制策略仍能够保持较好的性能和稳定性。
5.结论
本文提出了一种基于MMC的PET中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略。通过对变换器建立数学模型和使用模型预测控制理论，实现了对变换器的优化控制。仿真和实验结果表明，该控制策略具有较高的性能和稳定性，在不同工况下都能够保持良好的控制效果。这为中间隔离级DC-DC变换器的进一步研究和应用提供了一种有效的控制策略。
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