Universal switched state-space representation for model predictive control of power converters

Jupin Samuel; Vechiu Ionel; Tapia-Otaegui Gerardo

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Universal switched state-space representation for model predictive control of power converters

机译：通用开关状态空间表示，用于功率变换器的模型预测控制

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In order to enable interoperability of Renewable Energy Sources (RES) with smart grids, power converters together with high speed and high accuracy controllers are needed. The use of power converters and of their associated enhanced control techniques both ensures the interface of intermittent energy sources with the grid and supports the grid with ancillary services, while also improving the power quality and stability during different grid disturbances. Therefore, to address all these important issues, the controllers applied to power converters are more and more complex, and rely on precise models. This paper focuses on formalizing a universal method to generate accurate state-space models for any controlled power converter, down to the level of its power switches. This model representation is particularly useful for direct power controllers, as they bypass the conventional modulation techniques to increase reliability and efficiency of power converters. The accuracy of the proposed method is demonstrated on a 4 Leg 3 Level Flying Capacitor (4L-3L FC) topology associated with a LCL filter through several simulation results.

机译：为了实现可再生能源（RES）与智能电网的互操作性，需要功率转换器以及高速和高精度控制器。使用功率转换器及其相关的增强控制技术，既可以确保间歇性能源与电网的接口，又可以为电网提供辅助服务，同时还可以提高不同电网扰动期间的电能质量和稳定性。因此，为了解决所有这些重要问题，应用于功率转换器的控制器变得越来越复杂，并且依赖于精确的模型。本文着重于规范化一种通用方法，以为任何受控功率转换器（直至其功率开关的级别）生成准确的状态空间模型。该模型表示对于直接功率控制器特别有用，因为它们绕过常规调制技术以提高功率转换器的可靠性和效率。通过几个仿真结果，在与LCL滤波器相关联的4脚3级三级飞行电容器（4L-3L FC）拓扑上证明了该方法的准确性。

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来源
《Electric power systems research》 |2020年第3期|106120.1-106120.9|共9页
作者
Jupin Samuel; Vechiu Ionel; Tapia-Otaegui Gerardo;
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作者单位

Univ Bordeaux Estia Inst Technol 97 Allee Theodore Monad F-64210 Bidart France|Univ Basque Country UPV EHU Dept Automat Control & Syst Engn Fac Engn Plaza Europa 1 San Sebastian 20018 Gipuzkoa Spain;

Univ Bordeaux Estia Inst Technol 97 Allee Theodore Monad F-64210 Bidart France;

Univ Basque Country UPV EHU Dept Automat Control & Syst Engn Fac Engn Plaza Europa 1 San Sebastian 20018 Gipuzkoa Spain;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Switched state-space model; Power converters; Multi-level power converters; Model predictive control; Stability;

机译：交换状态空间模型;电源转换器;多电平功率转换器;模型预测控制;稳定性;

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