三電平逆變器模型預(yù)測(cè)控制研究.pdf

1、三電平并網(wǎng)逆變器由于其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有輸出電壓諧波含量小、開(kāi)關(guān)管耐壓等級(jí)高、開(kāi)關(guān)損耗小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在各種容量的電能變換領(lǐng)域，其中對(duì)二極管鉗位型(NPC)三電平的研究尤為廣泛。傳統(tǒng)的控制方法，如基于電網(wǎng)電壓定向控制(VOC)和直接功率控制(DPC)等在中高頻條件下都可以很好的實(shí)現(xiàn)三電平逆變器的控制，但在低開(kāi)關(guān)頻率條件下時(shí)顯得力不從心。有限控制集模型預(yù)測(cè)控制(FCS-MPC)在低開(kāi)關(guān)頻率條件下處理多目標(biāo)優(yōu)化控制時(shí)具有優(yōu)勢(shì)，成為三電平

2、逆變器中的研究熱點(diǎn)。有限控制集滯環(huán)模型預(yù)測(cè)控制（HMPC）是FCS-MPC的一種變體，它采用滯環(huán)控制+滾動(dòng)優(yōu)化思想規(guī)避了FCS-MPC中權(quán)重系數(shù)的整定過(guò)程，同時(shí)不失FCS-MPC多目標(biāo)優(yōu)化和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，但HMPC逆變器系統(tǒng)輸出電流的頻譜分布分散，且低頻含量豐富，不便于系統(tǒng)濾波器的設(shè)計(jì)。
　　本文以應(yīng)用較為廣泛的NPC型三電平為研究對(duì)象，控制策略圍繞HMPC進(jìn)行研究。首先，在詳盡HMPC基本原理的基礎(chǔ)上分析了HMPC應(yīng)用在NP

3、C型三電平中的開(kāi)關(guān)特性，說(shuō)明了HMPC三電平系統(tǒng)電流頻譜分布分散的原因;其次，為了改善上述問(wèn)題，本文在HMPC基礎(chǔ)上提出了兩種改善電流頻譜分布的方法。方法一為定環(huán)寬準(zhǔn)定頻滯環(huán)模型預(yù)測(cè)控制(fixed hysteresis band hysteresismodel predictive control，F(xiàn)HB-HMPC)方法，利用HMPC多目標(biāo)優(yōu)化處理的特點(diǎn)，將系統(tǒng)的平均開(kāi)關(guān)頻率大小和瞬時(shí)開(kāi)關(guān)頻率波動(dòng)范圍納入控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)平均開(kāi)關(guān)頻

4、率可控，且電流的頻譜分布相對(duì)集中在系統(tǒng)平均開(kāi)關(guān)頻率周圍的效果，方便了系統(tǒng)濾波器的設(shè)計(jì);方法二為環(huán)寬自適應(yīng)準(zhǔn)定頻滯環(huán)模型預(yù)測(cè)控制(adaptive hysteresis band hysteresis model predictive control,AHB-HMPC)方法，它同方法一的思想基本一直，不同的是方法二的約束環(huán)寬大小可以實(shí)時(shí)在線調(diào)整，目的是實(shí)時(shí)改變開(kāi)關(guān)頻率的控制自由度，這樣能夠更好的改善電流頻譜分布和提高平均開(kāi)關(guān)頻率控制能力。