NPC-H橋型五電平變流器控制策略研究.pdf

1、多電平變流器因具有開關器件承受電壓低，電壓諧波含量少等優(yōu)點正逐漸成為大功率電力電子裝置的首選。本課題以NPC/H橋型五電平變流器為研究對象，研究其調(diào)制方法存在的問題，如電容功率平衡、輸出電壓電流諧波、開關頻率及共模電壓等；此外，為提高變頻器的動態(tài)性能，研究電流預測控制在多電平中的應用。
　　首先，分析NPC/H橋型的主電路結構，重點分析串聯(lián)12脈波二極管整流器輸出側中點與負載中點是否連接對交流側電流諧波的影響，以及逆變側不同的工作

2、模式對電容電壓的影響，為后續(xù)分析調(diào)制方法奠定基礎。
　　其次，以基于60°坐標系的七段式SVPWM調(diào)制策略為例，展開分析多電平的共模電壓抑制、載波比與開關切換之間的關系及NPC/H橋型五電平自身存在的電容電壓平衡問題，七段式SVPWM調(diào)制策略對共模電壓有一定抑制作用，通過仿真驗證理論的正確性，為分析各類多電平調(diào)制算法的開關切換提供理論依據(jù)。
　　再次，傳統(tǒng)的PI控制存在一個控制周期的延時，影響變流器的動態(tài)性能，電流預測控制可

3、以多步預測，彌補 PI控制動態(tài)性能的不足，但是傳統(tǒng)的電流控制，一般適用于兩電平、三電平，滾動優(yōu)化是制約電流預測控制向多電平發(fā)展的關鍵因素，本文結合60°坐標系的七段式SVPWM調(diào)制策略，從電壓的角度出發(fā)，將尋優(yōu)電壓矢量縮減為3個，大大簡化預測控制的計算量，將預測控制推廣到多電平領域；并且針對NPC/H橋型五電平變流器不存在公共直流母線的特點，研究了一種獨立電壓預測控制的算法，其特點是電流按相控制，相互不受影響，每相滾動優(yōu)化3次，電壓不存

4、在越級跳變。對兩種方法的效果進行了仿真驗證。
　　最后，以異步電機為控制對象，建立基于預測控制的電機數(shù)學模型，重新設計電流內(nèi)環(huán)，為簡化硬件成本，選取電流模型磁鏈觀測器，仿真分析電機的轉速、轉矩、電流的跟蹤效果及電壓的開關頻率，相比于傳統(tǒng)的PI控制，電壓的開關頻率較低。設計DSP+FPGA控制系統(tǒng)軟件流程圖，在五電平NPC/H橋型五電平變流器平臺上完成基于60°坐標系的七段式SVPWM調(diào)制算法及電流預測控制的兩種算法實驗，驗證理論及