双向直流变换器

非隔离型DC/DC变换器在电网互联时面临稳定性不强、电能质量差及故障处理弱等问题。分析了一种单相运行且具有双向直流故障闭锁能力的双极Π型模块化多电平DC/DC变换器(modular multilevel DC/DC converter, DC-MMC)拓扑结构和故障闭锁原理，设计了基于单相dq解耦的双闭环PI控制策略，实现了变换器桥臂直流分量、系统环流及桥臂间功率平衡控制。但适用于DC-MMC的模型预测控制存在控制复杂、计算量大及响应慢等问题，针对变换器结构的强耦合特性，提出一种基于分步寻优原理的改进模型预测控制策略以提高变换器稳态和暂态性能。最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证了所提控制策略的可行性和有效性。

为抑制直流母线低频波动功率对储能系统的影响，以飞跨电容双向直流变换器为研究对象，提出基于单目标定频模型预测控制(model predictive control, MPC)低频波动功率抑制策略。为降低传统MPC算法的运算负荷，通过对变换器数学模型进行分析，提出一种单目标定频MPC控制算法。该算法仅需通过电感电流单目标约束函数，即可实现对系统电流及双端飞跨电容电压的控制，无须对两端飞跨电容电压进行独立寻优，极大地降低了计算量。为实现对储能系统低频波动功率的抑制，引入低频波动功率抑制算法，通过与所提MPC算法的融合，使最终控制方案能够在实现储能控制目标的前提下，具备低频波动功率抑制能力，且保持良好的动态性能。通过搭建小功率实验平台对所提控制策略的有效性进行了验证。