三相逆變（整流）器調(diào)制與模型預(yù)測控制算法研究.pdf

1、隨著變流器廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、不間斷電源、風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電等領(lǐng)域，其調(diào)制與控制策略也相應(yīng)地成為了目前電力電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文以三相電壓型逆變（整流）器為研究對象，重點(diǎn)對兩電平和三電平逆變器的調(diào)制策略和兩電平整流器模型預(yù)測直接功率控制算法展開研究。
　　在分析線性調(diào)制區(qū)內(nèi)兩電平SVPWM原理的基礎(chǔ)上，給出了8種不同的SVPWM方案:對稱七段式，不對稱七段式以及6種斷續(xù)方式。全面分析了SVPWM與CBPWM的內(nèi)在關(guān)系，

2、包括SVPWM扇區(qū)與CBPWM基波調(diào)制信號之間的關(guān)系，SVPWM算法矢量作用時(shí)間與CBPWM算法調(diào)制函數(shù)中零序分量的關(guān)系，SVPWM算法矢量作用時(shí)間與CBPWM算法基波調(diào)制信號之間的關(guān)系?；诖?，根據(jù)規(guī)則采樣原理和伏秒平衡原理，分別推導(dǎo)出了與這8種方案等效的簡單CBPWM算法。
　　詳細(xì)分析了兩電平SVPWM經(jīng)典過調(diào)制算法的基本原理，為了降低其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，基于伏秒平衡原理、疊加原理、規(guī)則采樣原理分別推導(dǎo)出了與過調(diào)制Ⅰ區(qū)內(nèi)和過調(diào)制Ⅱ

3、區(qū)內(nèi)復(fù)雜SVPWM算法等效的簡單CBPWM形式，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了等效性驗(yàn)證。
　　對于三電平逆變器調(diào)制算法，在分析線性調(diào)制區(qū)內(nèi)常用的SVPWM算法和雙載波CBPWM算法基本原理的基礎(chǔ)上，基于伏秒平衡原理推導(dǎo)出了與三電平SVPWM等效的CBPWM調(diào)制函數(shù)中包含的零序分量。同時(shí)，為了進(jìn)一步尋求此調(diào)制函數(shù)與調(diào)制度的關(guān)系，根據(jù)雙載波規(guī)則采樣原理，推導(dǎo)出了調(diào)制函數(shù)關(guān)于調(diào)制度的具體表達(dá)式，并通過仿真和基于TMS320F2812的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4、了理論分析的正確性。
　　在三電平過調(diào)制區(qū)內(nèi)，探討了一種基于疊加原理對目標(biāo)參考電壓矢量進(jìn)行調(diào)節(jié)的SVPWM過調(diào)制算法，為了降低其復(fù)雜度，基于雙載波規(guī)則采樣原理，提出了一種簡單CBPWM算法，此算法只需將兩個(gè)簡單的調(diào)制函數(shù)（大部分為常數(shù)）加權(quán)相加，然后與兩路等腰三角載波比較即可實(shí)現(xiàn)SVPWM算法的調(diào)制效果，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此種簡單CBPWM算法的有效性。
　　針對整流器模型預(yù)測直接功率控制算法(Model Predict

5、ive Direct Power Control，MPDPC)，在分析傳統(tǒng)MPDPC算法和基于占空比的MPDPC算法(Duty OptimalMPDPC，DO-MPDPC)原理的基礎(chǔ)上，指出該兩種算法的等效作用矢量均不能實(shí)現(xiàn)相位的任意調(diào)節(jié)。基于此，提出了一種紋波減小MPDPC算法(Ripple-Reduced MPDPC，RR-MPDPC)，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)全面對比了三種算法的控制性能，包括有功功率參考突變、負(fù)載突變、無功功率參考突變情

6、況下的動態(tài)性能比較，穩(wěn)態(tài)情況下的網(wǎng)側(cè)電流質(zhì)量比較，以及預(yù)測模型中元件參數(shù)值與實(shí)際值存在誤差時(shí)，三種算法的控制性能比較。相比于其他兩種算法，本文提出的RR-MPDPC算法能夠在保證動態(tài)性能優(yōu)越的情況下，減小網(wǎng)側(cè)電流諧波。
　　此外，為了進(jìn)一步拓寬等效作用矢量的范圍，提出了一種優(yōu)化模型預(yù)測控制算法（Performance-Enhanced MPDPC，PE-MPDPC)，此算法在每個(gè)采樣周期內(nèi)采用兩個(gè)有效矢量和一個(gè)零矢量組合的方式，其