三電平NPC型整流器控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，高壓大功率變換器應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。目前在油田抽油機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，相對(duì)于廣泛應(yīng)用的兩電平變換器結(jié)構(gòu)，多電平變換器具有很多優(yōu)點(diǎn)，如功率器件開(kāi)關(guān)應(yīng)力小、直流母線電壓等級(jí)高、輸出電壓諧波含量低等。其中，二極管中點(diǎn)鉗位型（NPC）三電平變換器對(duì)硬件要求較低，在變頻控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越得到廣泛研究和應(yīng)用，是一種廣泛應(yīng)用的變換器結(jié)構(gòu)。
　　針對(duì)二極管中點(diǎn)鉗位型三電平PWM變換器電容中點(diǎn)偏移問(wèn)題，本文分析了NPC詳細(xì)三

2、電平變換器電容中點(diǎn)電壓發(fā)生偏移的原因，詳細(xì)分析了三電平SVPWM調(diào)制原理，利用正負(fù)小矢量實(shí)現(xiàn)了兩種電容中點(diǎn)平衡控制方法，但是此方案在大電流和較高調(diào)制比的情況下，引起中點(diǎn)電壓低頻振蕩。
　　針對(duì)中點(diǎn)電壓低頻振蕩問(wèn)題，本文提出一種改進(jìn)的虛擬空間矢量調(diào)制（VSVPWM）方法，將正負(fù)小矢量引入虛擬空間矢量調(diào)制方法控制中，實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓平衡的反饋控制，但因?yàn)橐恍┦噶繀^(qū)間內(nèi)無(wú)法對(duì)中點(diǎn)電壓進(jìn)行反饋控制，一些學(xué)者提出了混合調(diào)制控制方法。本文提出一種

3、變虛擬空間矢量調(diào)制（VVSVPWM）方法，利用調(diào)節(jié)虛擬中矢量輸出的中點(diǎn)電流，并且分配正負(fù)小矢量作用時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓平衡控制，此方法解決了SVPWM調(diào)制方法引起中點(diǎn)電壓低頻振蕩問(wèn)題，同時(shí)解決了虛擬空間矢量調(diào)制方法無(wú)法在一些調(diào)制區(qū)間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓的平衡控制。
　　兩電平整流器控制需要通過(guò)已知的電感參數(shù)值進(jìn)行電流解耦控制，實(shí)際工程應(yīng)用中，電感參數(shù)不易測(cè)量，在較大電流流經(jīng)電感時(shí)容易飽和，電流解耦效果一般。本文提出了一種三電平整流器無(wú)

4、電感參數(shù)電流解耦策略，電壓外環(huán)采用傳統(tǒng)的PI控制。同時(shí)，為增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)于負(fù)載變化的擾動(dòng)性能，本文利用負(fù)載電流觀測(cè)器觀測(cè)負(fù)載電流做電流前饋控制，提高三電平整流器的動(dòng)靜態(tài)性能和魯棒性。仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了本文所提方案的可行性。
　　直接功率控制作是PWM整流器另一種常用的控制方案，通常的直接功率控制采用的開(kāi)關(guān)頻率不固定，給三電平PWM整流器的控制帶來(lái)一些困難，比如難以實(shí)現(xiàn)電容中點(diǎn)電壓的平衡控制。本文采用一種固定開(kāi)關(guān)頻率的三電平PW