杨旭红，方浩旭，贾 巍

基于分数阶滑模控制的直接矩阵变换器控制策略研究

杨旭红1，方浩旭1，贾 巍2

(1.上海电力大学自动化工程学院，上海 200090；2.上海太阳能工程技术研究中心，上海 200241)

直接矩阵变换器是一个无中间直流环节的AC-AC变换器，但是它和传统的间接矩阵变换器一样，在电网电压不平衡时其输出性能会下降。针对这一问题，提出了一种分数阶滑模控制以改善矩阵变换器的输出性能。首先，分析了矩阵变换器的拓扑结构和数学模型，得到了不平衡电网下的输出功率，并且根据输出功率表达式设计对应的输出补偿。其次，结合控制目标和直接矩阵变换器的数学模型设计出应用于不平衡电网的分数阶滑模控制器。所设计的控制器旨在实现恒定的有功功率，同时以单位功率因数输入。接着，结合输出补偿使输出的有功功率无脉动，同时无功功率能够跟踪参考信号。最后，在Matlab/Simulink和RT-LAB实验平台建立对应模型，验证该算法的有效性。实验结果表明，分数阶滑模控制在控制性能上要明显优于传统PI控制。

矩阵变换器；分数阶滑模控制；输出补偿；功率因数控制；电网电压不平衡

0 引言

直接矩阵变换器(direct matrix converter, DMC)是一种新型的AC-AC电源转换装置，无需使用电解电容就能够在其输出端产生可变频率和振幅的电压[1-2]。与AC-DC-AC间接变换器器相比，矩阵转换器省去了中间的直流结构，不需要大容量的电容或电感来储存能量并且能够降低输出电压的总谐波失真(THD)、开关设备的电压应力和共模电压。……