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整流器系統進行數學建模，利用系統的離散時域數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，滾動優化，將與最小目標函數相對應的開關狀態輸出，達到對三電平PWM整流器的高動態性能控制。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、可實現四象限運行、功率因數可調、直流母線電壓可調穩定等優點，因而使其在交直交變頻調速系統、光伏或風力發電并網系統、高壓直流輸電系統、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，可實現對該整流器的高動態性能控制。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。