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(guān)器件承受電壓低，電壓諧波含量少等優(yōu)點(diǎn)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(duì)象，研究其調(diào)制方法存在的問(wèn)題，如電容功率平衡、輸出電壓電流諧波、開關(guān)頻率及共模電壓等；此外，為提高變頻器的動(dòng)態(tài)性能，研究電流預(yù)測(cè)控制在多電平中的應(yīng)用。
　　首先，分析NPC/H橋型的主電路結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析串聯(lián)12脈波二極管整流器輸出側(cè)中點(diǎn)與負(fù)載中點(diǎn)是否連接對(duì)交流側(cè)電流諧波的影響，以及逆變側(cè)不同的工作

2、模式對(duì)電容電壓的影響，為后續(xù)分析調(diào)制方法奠定基礎(chǔ)。
　　其次，以基于60°坐標(biāo)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(guān)切換之間的關(guān)系及NPC/H橋型五電平自身存在的電容電壓平衡問(wèn)題，七段式SVPWM調(diào)制策略對(duì)共模電壓有一定抑制作用，通過(guò)仿真驗(yàn)證理論的正確性，為分析各類多電平調(diào)制算法的開關(guān)切換提供理論依據(jù)。
　　再次，傳統(tǒng)的PI控制存在一個(gè)控制周期的延時(shí)，影響變流器的動(dòng)態(tài)性能，電流預(yù)測(cè)控制可

3、以多步預(yù)測(cè)，彌補(bǔ) PI控制動(dòng)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(dòng)優(yōu)化是制約電流預(yù)測(cè)控制向多電平發(fā)展的關(guān)鍵因素，本文結(jié)合60°坐標(biāo)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(gè)，大大簡(jiǎn)化預(yù)測(cè)控制的計(jì)算量，將預(yù)測(cè)控制推廣到多電平領(lǐng)域；并且針對(duì)NPC/H橋型五電平變流器不存在公共直流母線的特點(diǎn)，研究了一種獨(dú)立電壓預(yù)測(cè)控制的算法，其特點(diǎn)是電流按相控制，相互不受影響，每相滾動(dòng)優(yōu)化3次，電壓不存

4、在越級(jí)跳變。對(duì)兩種方法的效果進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　最后，以異步電機(jī)為控制對(duì)象，建立基于預(yù)測(cè)控制的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，重新設(shè)計(jì)電流內(nèi)環(huán)，為簡(jiǎn)化硬件成本，選取電流模型磁鏈觀測(cè)器，仿真分析電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電流的跟蹤效果及電壓的開關(guān)頻率，相比于傳統(tǒng)的PI控制，電壓的開關(guān)頻率較低。設(shè)計(jì)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(tái)上完成基于60°坐標(biāo)系的七段式SVPWM調(diào)制算法及電流預(yù)測(cè)控制的兩種算法實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證理論及