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  • 頭條結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn),T型三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡的解決方法
    2019-12-10 作者:李闖、黃陳蓉、徐宏健、王鑫琪  |  來(lái)源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院、南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院的研究人員李闖、黃陳蓉、徐宏健、王鑫琪,在2019年第4期《電氣技術(shù)》雜志上撰文(論文標(biāo)題為“基于神經(jīng)元Proportional Integral自適應(yīng)控制的T型三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡控制研究”),針對(duì)T型三電平逆變器固有存在的中點(diǎn)電壓不平衡波動(dòng)的問(wèn)題,通過(guò)建模分析得到T型三電平逆變器中點(diǎn)電壓不平衡的原因,采取對(duì)逆變器增設(shè)平衡電路用來(lái)控制中點(diǎn)電位平衡的方法,并對(duì)該平衡電路提出了一種基于神經(jīng)元PI自適應(yīng)控制策略。 分別對(duì)常規(guī)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器法和基于神經(jīng)元PI自適應(yīng)調(diào)節(jié)法進(jìn)行了Matlab/Simulink對(duì)比仿真研究與分析。仿真結(jié)果表明,基于神經(jīng)元PI自適應(yīng)控制策略對(duì)于中點(diǎn)電位平衡效果要優(yōu)于常規(guī)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)器。

    2007年,TNPC單相拓?fù)溆蒏NAUP、Peter提出,T型中點(diǎn)鉗位(“T” type neutral point clamped, TNPC)三電平電路是進(jìn)一步對(duì)NPC三電平電路進(jìn)行修改優(yōu)化,從而得到的新的電路拓?fù)洹5请m然TNPC相比于傳統(tǒng)NPC三電平電路,3個(gè)橋臂減少了兩個(gè)鉗位IGBT,造價(jià)變得更低,延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)管的使用壽命,但是逆變器的中點(diǎn)電位波動(dòng)問(wèn)題仍需要解決,如果不采取相應(yīng)的措施確保中點(diǎn)電位穩(wěn)定,就會(huì)導(dǎo)致三電平逆變器極有可能退化成兩電平逆變器結(jié)構(gòu),這不僅會(huì)損壞直流側(cè)電容,甚至還會(huì)使逆變器系統(tǒng)運(yùn)行崩潰。

    為了讓逆變器正常工作、中點(diǎn)電位盡可能在小范圍內(nèi)波動(dòng)、輸出質(zhì)量更高的電壓電流波形,學(xué)者們進(jìn)行很多研究提出了一些改進(jìn)的辦法。文獻(xiàn)[10]介紹了一種基于Buck-Boost電路的中點(diǎn)電位穩(wěn)定控制方法,從硬件角度設(shè)計(jì)避免了軟件編程的復(fù)雜。

    文獻(xiàn)[8]介紹了小矢量法來(lái)控制中點(diǎn)電位穩(wěn)定,優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu),缺點(diǎn)是編程復(fù)雜。文獻(xiàn)[9]提出了一種增設(shè)平衡電路來(lái)抑制中點(diǎn)電位波動(dòng),其控制策略采用的是傳統(tǒng)PI控制,優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn);缺點(diǎn)是參數(shù)調(diào)整難度較大,需要人為改動(dòng)參數(shù),不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整。

    本文在文獻(xiàn)[9]提出的增設(shè)平衡電路控制的基礎(chǔ)之上,改變其傳統(tǒng)PI控制策略,引入一種基于神經(jīng)元PI自適應(yīng)的控制策略,根據(jù)直流側(cè)電容電壓的偏差值,來(lái)判斷系統(tǒng)所處的工作狀態(tài),并按照調(diào)整規(guī)則進(jìn)行實(shí)時(shí)在線參數(shù)調(diào)整,速度快、響應(yīng)快、系統(tǒng)穩(wěn)定。最后通過(guò)Matlab/Simulink實(shí)驗(yàn)仿真對(duì)比分析,本文提出的神經(jīng)元PI參數(shù)自適應(yīng)控制策略,其控制效果要優(yōu)于傳統(tǒng)PI控制器,并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。

    結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn),T型三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡的解決方法

    圖7 仿真模型圖

    結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn),T型三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡的解決方法

    圖8 傳統(tǒng)PI控制策略

    結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn),T型三電平逆變器中點(diǎn)電位平衡的解決方法

    圖9 參數(shù)自適應(yīng)控制策略

    結(jié)論

    本文針對(duì)T型三電平并網(wǎng)逆變器直流側(cè)中點(diǎn)電位波動(dòng)不穩(wěn)定問(wèn)題,通過(guò)建模詳細(xì)分析了中點(diǎn)電位波動(dòng)的原因,在平衡電路的控制策略上提出了一種基于神經(jīng)元PI參數(shù)自適應(yīng)的控制策略,并與傳統(tǒng)PI控制策略進(jìn)行對(duì)比分析。

    仿真結(jié)果表明,本文提出的對(duì)于平衡電路的基于神經(jīng)元PI參數(shù)自適應(yīng)控制器,其調(diào)節(jié)效果是優(yōu)于傳統(tǒng)控制策略的,其電壓波動(dòng)范圍更小、更穩(wěn)定,并且能夠自適應(yīng)的調(diào)整,克服了傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)參數(shù)難以選擇的問(wèn)題,并網(wǎng)波形輸出完美,具有比較好的應(yīng)用價(jià)值。

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