三電平變流器調(diào)制和控制策略研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染、能源緊缺現(xiàn)象日益嚴(yán)重，節(jié)能減排逐步成為人類共識，新能源發(fā)電可以有效降低火力發(fā)電的碳排放，因而近年得到大力發(fā)展。三電平交流器高效率和電流畸變小的特點(diǎn)使得其在有源濾波、新能源并網(wǎng)等場景廣泛應(yīng)用。然而功率等級的增加使得三電平變流器效率和電流諧波的要求越來越高。本文從調(diào)制策略和控制方法著手，對三電平變流器展開研究，主要工作如下:
　　1.使用新的斷續(xù)脈寬調(diào)制方式(Discontinuous Pulse width Modul

2、ation，DPWM)，解決現(xiàn)有DPWM應(yīng)用中存在的中點(diǎn)電壓不平衡、輕載電流諧波大兩個問題。首先，提出一種以調(diào)制波為比較基準(zhǔn)生成零序分量的混合型斷續(xù)脈寬調(diào)制策略，記為MHDPWM（Modulation Wave Based DPWM）。該調(diào)制方式隨調(diào)制度的不同在斷續(xù)和連續(xù)脈寬調(diào)制之間變化。對比分析了該調(diào)制策略與傳統(tǒng)DPWM在降低開關(guān)損耗和電流諧波方面的性能。接著分析常規(guī)DPWM與中點(diǎn)平衡零序分量注入共同作用，存在DPWM或中點(diǎn)平衡失效問

3、題。通過仿真驗(yàn)證基于MHDPWM的中點(diǎn)電壓平衡策略能無沖突實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓平衡和斷續(xù)脈寬調(diào)制。針對DPWM調(diào)制在輕載時電流諧波較大的問題，本文使用以電流為比較基準(zhǔn)的混合脈寬調(diào)制策略(Current Based Hybrid DPWM，CHDPWM)。通過理論分析和仿真驗(yàn)證該調(diào)制策略能夠在重載時降低開關(guān)損耗，在輕載時犧牲較少開關(guān)損耗提升電流質(zhì)量，且具備MHDPWM與中點(diǎn)平衡無沖突執(zhí)行的優(yōu)點(diǎn)。
　　2.采用重復(fù)控制和PI控制復(fù)合控制策略，

4、增強(qiáng)傳統(tǒng)PI控制器的諧波抑制能力，有效降低了低次諧波。首先，建立中點(diǎn)箝位型(Neutral Point Clamped，NPC)三電平變流器的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)系統(tǒng)模型設(shè)計dq軸解耦的PI控制器參數(shù)。接著闡述內(nèi)模原理，表明重復(fù)控制器相比PI控制器具有更好諧波抑制能力。接著設(shè)計重復(fù)控制器參數(shù)，結(jié)合PI控制器的動態(tài)響應(yīng)速度和重復(fù)控制器的諧波抑制能力，將PI控制器與重復(fù)控制器使用串、并聯(lián)兩種方式復(fù)合。并對兩種復(fù)合控制方式可行性和諧波抑制性能進(jìn)行