用于限制电网构成型矩阵模块化多电平变换器电流的安全滤波器
系统与控制
2025-03-14 v1 系统与控制
摘要
电网构成型（GFM）变换器在瞬态电网事件期间限制电流的同时保持其电网构成行为，面临着重大挑战。本文为该问题提供了一种具有先验保证的优雅解决方案，提出了一种基于控制障碍函数（CBF）的安全滤波器方法，以在最小偏离标称电压参考的情况下强制执行电流约束。安全滤波器作为二次规划实现，能够实时计算安全的电压调整，确保平滑过渡并在标称运行期间保持 GFM 行为。为了提供正式的安全证书，CBF 使用平方和优化框架离线综合，确保变换器在所有条件下都保持在其允许的运行限制内。此外，还加入了控制李雅普诺夫函数，以促进电网事件后平滑恢复到标称运行区域。所提出的方法是模块化的，可以集成到许多 GFM 控制架构中，这一点通过两种不同的 GFM 实现得到了证明。使用连接到高惯性和低惯性电网场景的增强型矩阵模块化多电平变换器进行的高保真仿真验证了安全滤波器的有效性，表明它能在故障期间成功限制电流、保持 GFM 行为，并确保无缝恢复到标称运行。
引用
@article{arxiv.2503.10498,
title = {Safety Filter for Limiting the Current of Grid-Forming Matrix Modular Multilevel Converters},
author = {Michael Schneeberger and Silvia Mastellone and Florian Dörfler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10498},
year = {2025}
}