逆变器模型预测控制：共模电压抑制与死区影响分析

"基于混合电压矢量预选的逆变器模型预测共模电压抑制方法" 本文主要探讨了在电压源逆变器(Voltage Source Inverter, VSI)的控制中，如何有效抑制共模电压(CMV, Common Mode Voltage)的尖峰问题，特别是在考虑死区效应的情况下。死区是逆变器开关器件不可避免的存在，它会导致模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)下的共模电压抑制策略失效，产生±udc/2的电压尖峰。这种尖峰不仅影响系统的稳定性和效率，还可能导致电磁兼容(EMC)问题和元器件的加速老化。 文章首先深入分析了死区对共模电压尖峰形成的影响机制。在传统的模型预测控制中，由于死区的存在，电压矢量切换时会出现瞬间的电压突变，从而产生共模电压波动。作者通过对这一现象的细致分析，揭示了共模电压尖峰产生的原理。 为解决这一问题，文章提出了一种新的基于电流扇区的电压矢量预选方法。该方法利用电流扇区的信息来选择合适的电压矢量，以减少死区对共模电压的影响。同时，针对电流纹波可能带来的扇区判断不准确问题，作者改进了电流扇区的划分算法，提出了混合电压矢量预选方法。这种方法结合了电流扇区和优化算法，能够在保证控制性能的同时，有效地克服死区的影响。 通过仿真和实验验证，该混合电压矢量预选策略能够成功地将共模电压限制在±udc/6的范围内，显著降低了共模电压的幅值，从而改善了系统的电磁兼容性。此外，这种方法还有助于减小电流的总谐波畸变率(THD, Total Harmonic Distortion)，提高逆变器的输出质量。 总结来说，这篇论文的研究成果对逆变器的控制策略进行了创新，提出了一种适应死区效应的共模电压抑制方法，对于提升电压源逆变器在实际应用中的性能具有重要的理论和实践意义。它不仅适用于光伏、风能、储能和电机驱动等多种应用场景，也对其他受死区影响的电力电子系统提供了参考。