三电平PWM整流器MPCC策略研究

摘要：对二极管箝位式三电平脉宽调制(PWM)整流器模型预测电流控制(MPCC)策略进行了研究。针对此整流器存在的中点电位波动问题，提出一种基于查表的三电平PWM整流器MPCC中点平衡方法。对三电平PWM整流器系统进行数学建模，利用系统的离散时域数学模型预测出网侧电流的未来值，进而建立包含电流偏差和中点电位的目标函数，滚动优化，将与最小目标函数相对应的开关状态输出，达到对三电平PWM整流器的高动态性能控制。最后，通过仿真和实验验证了该控制策略的正确性和有效性。
关键词：整流器；三电平；模型预测控制；电流控制

1 引言
三电平PWM整流器与两电平PWM整流器相比较，具有耐压值高、容量大、网侧电流谐波含量较低、可实现四象限运行、功率因数可调、直流母线电压可调稳定等优点，因而使其在交直交变频调速系统、光伏或风力发电并网系统、高压直流输电系统、有源电力滤波器等大功率场合得到了广泛应用。
这里将MPCC应用在三电平PWM整流器控制中，可实现对该整流器的高动态性能控制。由于三电平PWM整流器存在中点电位偏移问题，在此针对采用MPCC策略的二极管箝位式三电平变流器中点电位控制问题，提出一种简单的基于查表的三电平PWM整流器MPCC中点平衡方法。最后进行了仿真和实验，验证了理论分析的正确性和有效性。

2 三电平PWM整流器数学模型
图1为三电平PWM整流器主电路拓扑。以直流侧电容C1，C2中点O为参考点，每个桥臂有3种电压：±Udc／2，O，Udc为直流母线电压，对应的开关状态为±1，0。该整流器有27种电压矢量，图2为在两相静止α，β坐标系下的空间分布图和开关状态。