三电平变换器模型预测控制研究

发布时间：2017-12-09 01:18

  本文关键词：三电平变换器模型预测控制研究

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【摘要】：三电平PWM变换器凭借着较低的开关频率、较小的电流THD、能量双向流动等特点在高压大功率场合得到了广泛的应用。本文以三电平PWM变换器为研究对象,对其控制策略进行了深入的研究,其控制策略主要分为：电压定向控制,直接功率控制、模型预测控制,并针对三电平拓扑本身存在的问题(如：中点电位平衡控制、电压幅值过高跳变抑制),给出了相应的解决方案。对于直接功率控制,利用正负冗余小矢量进行中点电位平衡协调控制,而矢量切换时产生的电压幅值过高跳变问题则采用公共矢量或者中问矢量进行平滑过渡。对于模型预测控制,利用直流母线端电容上的压差作为误差信号,将其考虑到目标函数中以解决中点电位平衡控制问题,而电压幅值过高跳变则需通过一个预定义不产生幅值跳变的矢量表进行完美解决。由于实际应用中,系统运行环境及温度会发生变化,可能会导致系统的参数发生变化,进而影响控制系统的性能。针对实际运行过程中系统的参数变化,本文研究了在线参数辨识技术,主要采用递推最小二乘法和模型参考自适应法去在线辨识系统参数值。此外,为了实际减低硬件成本并提高系统的可靠性,本文也进行了无电网电压传感器技术的研究,利用四阶级联型低通滤波器代替传统的积分器,以消除传统积分器带来的积分饱和及漂移等问题。在高压大容量场合,三电平PWM变换器的开关频率不能过高,为此,本文采用了多步预测控制,与单步预测控制相比,多步预测控制有着较低的开关频率,较好的控制性能,其特点在于根据预测步长的尺度,选择出多步预测尺度内的最优电压矢量以实现整体的最优控制。采用的方法有两种,即：滞环控制和球形解码方法。由于实际运行中电网电压会出现不平衡或含有谐波等特殊情况,此时如仍采用传统的控制策略,那么将导致网侧电流产生畸变,甚至会使电网产生局部崩溃,为此研究适用于电网电压不平衡及含有谐波条件下的控制策略将具有重要的实际意义。为此,本文针对上述实际运行中可能出现的情况,给出了非理想电网电压下的控制策略,其控制策略可分为传统无功定义和新型无功定义两种。最后,通过仿真和实验证明了所用控制方法的有效性。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46

【参考文献】

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1 张永昌;谢伟;李正熙;;PWM整流器预测无差拍直接功率控制[J];电机与控制学报;2013年12期

2 张永昌;谢伟;李正熙;;PWM整流器功率脉动最小化方法的研究[J];中国电机工程学报;2013年18期

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本文编号：1268558