基于DPC-FOC的三电平双PWM变频器动态控制策略与仿真研究

本文主要探讨了基于直接功率控制(DPC)和磁场定向矢量控制(FOC)的三电平双PWM变频器一体化控制策略。随着三电平双PWM变频器在工业领域的广泛应用，如何提升其动态性能并减小直流母线电容容量成为了研究的焦点。 在整流侧，采用了DPC技术，其核心思想是通过精确选择交流侧的电压矢量Vd和Vq，来直接控制系统的功率增量，从而实现高效的整流过程。DPC系统设计中，首先通过等功率同步旋转坐标变换，将网侧的有功功率p和无功功率q进行表达。系统利用PI控制器来调节直流母线电压，确保有功功率和无功功率的准确性。同时，通过滞环比较器和扇区信号来决定开关状态，以优化开关表的设计，降低电压跳变和开关频率，提高系统稳定性。 另一方面，逆变侧采用了FOC策略，它将异步电机的电压、电流和磁链变量转换到同步旋转坐标系中，以便实现类似直流电机的控制效果。控制过程中，以转子磁场方向作为d轴，构建同步旋转坐标系，通过电机的电压方程来实现电机的精确控制。 作者构建了一个MATLAB/Simulink环境下的仿真模型，通过仿真研究发现，这种基于负载功率反馈的一体化控制策略能够显著降低直流母线电压脉动，改善了系统的动态性能。优化的开关表方案使得系统在保持基本功能的同时，解决了常规开关表中的无功功率失控问题，简化了系统结构，提升了整体控制性能。 本文的研究成果对于提高三电平双PWM变频器的控制精度、动态响应和系统效率具有重要意义，为实际工程应用提供了有效的控制策略和技术支持。