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(shí)，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(chǎng)景廣泛應(yīng)用。然而功率等級(jí)的增加使得三電平變流器效率和電流諧波的要求越來(lái)越高。本文從調(diào)制策略和控制方法著手，對(duì)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(gè)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(duì)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(guò)仿真驗(yàn)證基于MHDPWM的中點(diǎn)電壓平衡策略能無(wú)沖突實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)電壓平衡和斷續(xù)脈寬調(diào)制。針對(duì)DPWM調(diào)制在輕載時(shí)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(guò)理論分析和仿真驗(yàn)證該調(diào)制策略能夠在重載時(shí)降低開關(guān)損耗，在輕載時(shí)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(wú)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(jì)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(jì)重復(fù)控制器參數(shù)，結(jié)合PI控制器的動(dòng)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(duì)兩種復(fù)合控制方式可行性和諧波抑制性能進(jìn)行