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(diào)制(PWM)整流器模型預(yù)測電流控制(MPCC)策略進(jìn)行了研究。針對此整流器存在的中點(diǎn)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(diǎn)平衡方法。對三電平PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，利用系統(tǒng)的離散時(shí)域數(shù)學(xué)模型預(yù)測出網(wǎng)側(cè)電流的未來值，進(jìn)而建立包含電流偏差和中點(diǎn)電位的目標(biāo)函數(shù)，滾動優(yōu)化，將與最小目標(biāo)函數(shù)相對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)輸出，達(dá)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制策略的正確性和有效性。
關(guān)鍵詞：整流器；三電平；模型預(yù)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(wǎng)側(cè)電流諧波含量較低、可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行、功率因數(shù)可調(diào)、直流母線電壓可調(diào)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而使其在交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)、光伏或風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)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(yīng)用。
這里將MPCC應(yīng)用在三電平PWM整流器控制中，可實(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)平衡方法。最后進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)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(xué)模型
圖1為三電平PWM整流器主電路拓?fù)?。以直流?cè)電容C1，C2中點(diǎn)O為參考點(diǎn)，每個(gè)橋臂有3種電壓：±Udc／2，O，Udc為直流母線電壓，對應(yīng)的開關(guān)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(biāo)系下的空間分布圖和開關(guān)狀態(tài)。