三電平PWM整流器MPCC策略研究
摘要:對二極管箝位式三電平脈寬調制(PWM)整流器模型預測電流控制(MPCC)策略進行了研究。針對此整流器存在的中點電位波動問題,提出一種基于查表的三電平PWM整流器MPCC中點平衡方法。對三電平PWM整流器系統(tǒng)進行數(shù)學建模,利用系統(tǒng)的離散時域數(shù)學模型預測出網側電流的未來值,進而建立包含電流偏差和中點電位的目標函數(shù),滾動優(yōu)化,將與最小目標函數(shù)相對應的開關狀態(tài)輸出,達到對三電平PWM整流器的高動態(tài)性能控制。最后,通過仿真和實驗驗證了該控制策略的正確性和有效性。
關鍵詞:整流器;三電平;模型預測控制;電流控制
1 引言
三電平PWM整流器與兩電平PWM整流器相比較,具有耐壓值高、容量大、網側電流諧波含量較低、可實現(xiàn)四象限運行、功率因數(shù)可調、直流母線電壓可調穩(wěn)定等優(yōu)點,因而使其在交直交變頻調速系統(tǒng)、光伏或風力發(fā)電并網系統(tǒng)、高壓直流輸電系統(tǒng)、有源電力濾波器等大功率場合得到了廣泛應用。
這里將MPCC應用在三電平PWM整流器控制中,可實現(xiàn)對該整流器的高動態(tài)性能控制。由于三電平PWM整流器存在中點電位偏移問題,在此針對采用MPCC策略的二極管箝位式三電平變流器中點電位控制問題,提出一種簡單的基于查表的三電平PWM整流器MPCC中點平衡方法。最后進行了仿真和實驗,驗證了理論分析的正確性和有效性。
2 三電平PWM整流器數(shù)學模型
圖1為三電平PWM整流器主電路拓撲。以直流側電容C1,C2中點O為參考點,每個橋臂有3種電壓:±Udc/2,O,Udc為直流母線電壓,對應的開關狀態(tài)為±1,0。該整流器有27種電壓矢量,圖2為在兩相靜止α,β坐標系下的空間分布圖和開關狀態(tài)。
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