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(jìn)行了研究。針對此整流器存在的中點(diǎn)電位波動(dòng)問(wèn)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整流器系統進(jìn)行數學(xué)建模，利用系統的離散時(shí)域數學(xué)模型預測出網(wǎng)側電流的未來(lái)值，進(jìn)而建立包含電流偏差和中點(diǎn)電位的目標函數，滾動(dòng)優(yōu)化，將與最小目標函數相對應的開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸出，達到對三電平PWM整流器的高動(dòng)態(tài)性能控制。最后，通過(guò)仿真和實(shí)驗驗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)側電流諧波含量較低、可實(shí)現四象限運行、功率因數可調、直流母線(xiàn)電壓可調穩定等優(yōu)點(diǎn)，因而使其在交直交變頻調速系統、光伏或風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統、高壓直流輸電系統、有源電力濾波器等大功率場(chǎng)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(shí)現對該整流器的高動(dòng)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(wèn)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(wèn)題，提出一種簡(jiǎn)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，驗證了理論分析的正確性和有效性。

2 三電平PWM整流器數學(xué)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(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(xiàn)電壓，對應的開(kāi)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坐標系下的空間分布圖和開(kāi)關(guān)狀態(tài)。