该文首先建立单相两电平脉冲宽度调制整流器数学模型,分析传统基于比例积分（proportional-integral,PI）控制器直接电流控制（direct current control,DCC）的工作原理,揭示其调制电压矢量端点在dq坐标系下的椭圆轨迹,在此基础上,提出一种基于调制电压椭圆轨迹优化的模型预测电流控制（model predictive current control,MPCC）算法。与传统基于PI控制器DCC算法相比,该算法利用评价函数预测最优椭圆半径,提高了内环动态响应速度及控制精度。然后,定量分析电感参数不匹配时预测电流与其参考值之间的关系,给出一种电感参数在线识别算法。最后,对传统有限集模型预测电流控制、基于PI控制器DCC和所提MPCC算法分别进行实验对比研究。实验对比分析结果证明了所提算法的正确性与有效性。
以单相级联H桥整流器(cascaded H-bridge rectifier,CHBR)为研究对象,针对传统有限集模型预测功率控制(finite-control-set model predictive power control,FCSMPPC)算法计算量大、网侧谐波分布广泛等缺点,该文首先给出一种基于两矢量的MPPC(dual-vector-based MPPC,DVB-MPPC)算法,可以实现开关频率的固定并提高稳态性能。为进一步减小计算量,提出一种DVB简化MPPC算法,取消滚动计算过程,降低控制器运算负担。在此基础上,提出一种基于负载电流计算的调制信号补偿分量注入方法,实现电容电压平衡控制,该算法无需比例积分控制器,进一步简化控制系统结构。最后,对3种MPPC算法在单相三模块CHBR实验样机上进行实验对比研究,实验结果证明了所提算法的正确性与有效性。
以电力电子变压器(power electronic transformer,PET)牵引传动系统前端的单相级联H桥整流器(cascadedH-bridge rectifiers,CHBR)为研究对象,首先推导了其离散数学模型,并分析了传统有限集模型预测电流控制(finite-control-set model predictive current control,FCS-MPCC)算法原理;然后,为了减小FCS-MPCC算法实现时所带来的巨大计算量,进一步提高系统稳态性能,提出一种基于两矢量的简化模型预测控制算法(simplified model predictive currentcontrol,SMPCC)。所提算法对控制集的选取进行简化,减少备选电压矢量数目,且摒弃传统的在线寻优方法,通过简化计算判断最优扇区,在显著减少数字运算量的同时实现开关频率固定与电容电压平衡控制。最后,将所提算法与2种传统FCS-MPCC算法进行半实物对比验证,实验结果证明了所提算法的合理性和有效性。
