基于虚拟磁链的三电平整流器MPDPC研究.pdf

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1、第47卷第9期电力电子技术Vo1．47，No．92013年9月PowerElectronicsSeptember2013基于虚拟磁链的三电平整流器MPDPC研究吴轩钦，王从刚，王凯，刘海宁(1．中国矿业大学，信息与电气工程学院，江苏徐州221116；2．徐州中矿大传动与自动化有限公司，江苏徐州221116)摘要：为实现无网侧电压传感器控制同时提高系统控制性能，对中点箝位型三电平整流器基于虚拟磁链的模型预测直接功率控制(MPDPC)进行了研究。MPDPC策略利用系统数学模型，对三电平整流器27种电压矢量对应的未来电流和功率等值进行预测，并建立目标函数，通过滚动优化选取控

2、制整流器所需的开关状态。在对功率进行预测时，引入虚拟磁链技术，从而无需测量网侧电压值，实现无网侧电压传感器控制，节约了成本。最后搭建了以DSP和FPGA为控制器的三电平整流器实验平台，通过实验验证了该策略的有效性。关键词：整流器；直接功率控制：模型预测中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：1000一IOOX(2013)09—0014—02StudyofMPDPCfbrThree．1evelRectifierBasedonVirtualFluxWUXuan—qin，WANGCong-gang，WANGKai，LIUHai—ning~(1．ChinaUnivers

3、ityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Modelpredictivedirectpowercontrol(MPDPC)forthree．1evelrectifierbasedonvirtualfluxisstudied，aim—ingatcontrollingthedvoltagesensorsandimprovingthesystemcontrolperformance．Themathematicalmodelofthree-levelrectifierisappliedintopredictthe

4、valueofthegridcurrentandpowerforallthepossible27voltagevee-tom．Theobjectivefunctionisestablishedandthentheoptimalswitchingstateisselectedbyrollingoptimization．Thevirtualfluxtechniqueisintroducedtothecontrolstrategytopredictthepowerwithoutgridvoltagesensorswhichsavescosts．Finally，athree—

5、levelrectifierexperimentalplatformwiththecontrollersofDSPandFPGAisbuilt．Theef—fectivenessofthiscontrolschemeisverifiedthroughexperiments．Keywords：rectifier；directpowercontrol；modelpredictive1引言术．应用虚拟磁链原理结合整流器系统数学模型对系统的功率进行预测，实现对三电平整流器的中点箝位型三电平整流器在中压大功率场合高性能控制。最后通过实验验证了其有效性。得到了广泛应用¨l】。其常

6、见的控制策略为：DPC和基于电压定向的矢量控制。近年来模型预测控制2三电平整流器数学模型(MPC)在电力电子变换器的高性能控制中有所应MPDPC对系统功率进行预测时，需知道系统用『21。在传统整流器DPC原理的基础上结合MPC的精确数学模型。中点箝位型三电平整流器主电原理形成了针对整流器的MPDPC策略。路如图1所示。其中已忽略杂散电阻R。由基尔霍MPDPC利用电力电子变换器开关状态的有夫电压定律可得整流器在Ol，坐标系下电网电压限性，结合整流器系统数学模型，对整流器有功功e、电流i和输出相电压间的关系为：率和无功功率进行预测。建立功率和中点电位的％=Ldi．／dt+

7、u，e~=LdiJdt+u~(1)目标方程。滚动选取最佳开关状态。为降低整流器的系统成本，同时提高性能，无网侧电压传感器控制成为研究热点．而虚拟磁链技术可很好地实现整流器无网侧电压传感器控制【3J。在三电平整流器MPDPC中引入虚拟磁链技3Jb2'~-JV3J哉Va4J。。定稿日期：2013—04—28作者简介：吴轩钦(1983一)，男，博士，讲师，研究方向为大图1三电平整流器主电路功率交流传动及电力电子变流技术。Fig．1Maincircuitofathree—levelrectifier14第47卷第9期电力电子技术Vo1．47，No．92013