单相三电平PWM整流器：模型预测功率控制

"一种新型单相三电平PWM整流器模型预测控制，针对传统直接功率控制的不足，提出结合PI控制和模型预测控制的策略，实现了更精确的功率跟踪和固定的开关频率。" 本文主要介绍了一种新型的单相三电平脉宽调制（PWM）整流器的模型预测功率控制技术，旨在解决传统直接功率控制方法存在的功率跟踪不精确和开关频率不固定的问题。PWM整流器因其高效能和高动态响应在电力电子领域广泛应用，而单相三电平PWM整流器则在功率密度和电压质量方面有更优的表现。 传统的直接功率控制策略在处理单相系统时，需通过虚拟坐标分量合成来计算有功和无功功率，这通常涉及到延时法、二阶复矢量积分器（SOGI）法或虚拟坐标模拟（FAE）法。然而，这种方法在功率跟踪和开关频率稳定性上存在缺陷。 该文提出的新方法采用了控制外环的PI控制，用于稳定系统输出，而内环则采用了改进的模型预测功率控制。模型预测控制基于对未来状态的预测，通过优化价值函数来确定最优控制向量，从而提高功率跟踪精度。此外，通过考虑最优控制向量所在的区间和中性点电压平衡策略，可以更有效地选择开关状态，确保开关频率的集中，有利于硬件实现，如FPGA和DSP控制器。 在每个控制周期内，通过选定的控制开关和特定的开关序列，能够生成对称的PWM控制信号，进一步优化了系统的性能。仿真和实验结果证实，这种新型的模型预测功率控制系统不仅性能良好，而且开关频率稳定，便于实际工程应用。 这种新型单相三电平PWM整流器的模型预测功率控制技术，通过引入预测机制和优化算法，提高了功率控制的精度和效率，同时降低了开关频率的波动，对于提升整个系统的动态响应和稳定性有着显著作用。这种创新的控制策略有望在未来的电力电子设备中得到广泛应用。