单相级联多电平h桥整流器有限集模型预测电流控制

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1、单相级联多电平H桥整流器有限集模型预测电流控制蒋蔚刘碧曹梦华谢望玉宋文胜南交通大学电气工程学院中国铁道科学研宄院机车车辆所本文以基于电力电子变压器的高速列车牵引传动系统中的单和级联多电平H桥整流器为控制对象，以提升系统动态响应速度、减小网侧电流谐波含量为控制目标，提出了一种基于两矢量的有限集模型预测电流控制算法。首先，推导单相级联多电平11桥整流器的a-p静止坐标系下数学模型;然后，基于空间矢量调制思想，对单相级联多电平整流器进行基本电压矢量定义与空间扇区划分;在此基础上，建立包含最小电流误差的目标函数，通过对其求导实时计算出两个矢量的最优占空比，同时为了保

2、证各模块直流侧电容电压的平衡关系，设计了选取冗余矢量的原则。与基于M的瞬态电流控制算法相比，所提出的模型预测控制算法无需内环n控制器，显著提高丫电流内环的动态响应速度;最后，对所提算法与传统的瞬态电流控制算法进行硬件在环半实物实验对比研宄，结果表明了所提算法的可行性与有效性。关键词：级联多电平11桥整流器;单相;模型预测控制;电容电压平衡;直接电流控制;基金：国家自然科学基金项FI（51577160）Finite-control-setmodelpredictivecurrentcontrolschemeforsinglephasecascadedmulti

3、levelHbridgerectifiersJIANGWeiLIUBiCAOMeng-huaXIEWang-yuSONGWen—shengSchoolofElectricalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity;Locomotive&CarResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwaySciences;Abstract：ThispaperfocusesonasinglephasecascadedmultilevelHbridgerectifieradoptedasthefront-en

4、dconverterinpowerelectronictransformer(PET)inhigh-speedtrainapplication.Atwo-vector-basedmodelpredictivecurrentcontrol(MPCC)schemeisproposedtoimprovecontroller’sdynamicresponsibilityandreducecurrentharmonicdistortion.Firstly,thesinglephasecascadedmultilevelHbridgerectifierismodeled

5、ina-Pstationarycoordinateframe.Secondly,thebasicvectorsandthecorrespondingsectordefinitionaredesignedforsinglephasecascadedmultilevelrectifiersbasedonthespacevectormodulation.Onthebasisofthisprinciple,theoptimaldwelltimeoftwovectorsisderivedfromminimizingthecostfunctionwhichevaluat

6、esthecurrenterror.Then,theappropriateredundancyvectorisselectedaccordingtotheDC-linkcapacitorvoltagebalanceruleineachmodule.Comparedwiththetraditionalinstantaneouscurrentcontrol(ICC)basedonproportional-integral(PI)controller,theproposedMPCCschemecanachievefastdynamicresponse,keepDC

7、-1inkcapacitorvoltagebalance,andbefreeofPIcurrentcontrollerastheinnerloop.Finally，theproposedMPCCandthetraditionalPI-ICCschemearecomparedandverifiedbyhardware-in-loop(HTL)experimentplatform.HILexperimentalresultsverifythefeasibilityandvalidityoftheproposedMPCCscheme.Keyword：cascade

8、dmultilevelHbridgerectifie