전환 전력 변환기에서 적응형 이차 슬라이딩 모드 관측기 설계

초록

본 논문은 멀티셀 컨버터를 하이브리드 시스템으로 간주하여 부하 전류 측정만으로 커패시터 전압을 추정하는 적응형 이차 슬라이딩 모드 관측기를 제안한다. 제안된 관측기는 미지의 경계를 가진 외란에 대해 강인성을 가지며, 특정 스위칭 시퀀스 조건에서 Z(T_N) 관측 가능성 개념을 통해 시스템의 하이브리드 관측 가능성을 분석한다. 시뮬레이션을 통해 제안된 관측기의 효과와 강인성을 검증한다.

상세 분석

이 논문은 고전력 멀티셀 컨버터의 핵심 문제인 커패시터 전압 센싱의 복잡성과 비용 문제를 해결하기 위한 관측기 설계에 관한 연구이다. 기존의 선형 관측기나 고정 이득 슬라이딩 모드 관측기와 달리, 본 논문에서 제안하는 적응형 이차 슬라이딩 모드(SOSM) 관측기는 외란의 경계를 미리 알 필요가 없다는 점에서 실용성이 높다. 특히, 슈퍼 트위스팅 알고리즘의 비선형 항과 선형 항을 결합한 SOSML 알고리즘을 사용하여 원점 근처와 먼 곳 모두에서 우수한 성능을 보인다.

핵심 기술적 통찰은 다음과 같다:

1. 하이브리드 관측 가능성 분석: 멀티셀 컨버터는 스위칭 입력에 따라 시스템의 관측 가능성이 달라지는 하이브리드 시스템이다. 기존의 관측 가능성 행렬 랭크 조건으로는 부분적으로만 관측 가능하다는 한계가 있다. 논문은 Z(T_N) 관측 가능성이라는 새로운 개념을 도입하여, 특정 스위칭 시퀀스(예: