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三电平并网逆变器由于其拓扑结构特点,具有输出电压谐波含量小、开关管耐压等级高、开关损耗小等优点,被广泛应用在各种容量的电能变换领域,其中对二极管钳位型(NPC)三电平的研究尤为广泛。传统的控制方法,如基于电网电压定向控制(VOC)和直接功率控制(DPC)等在中高频条件下都可以很好的实现三电平逆变器的控制,但在低开关频率条件下时显得力不从心。有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)在低开关频率条件下处理多目标优化控制时具有优势,成为三电平逆变器中的研究热点。有限控制集滞环模型预测控制(HMPC)是FCS-MPC的一种变体,它采用滞环控制+滚动优化思想规避了FCS-MPC中权重系数的整定过程,同时不失FCS-MPC多目标优化和动态响应快的优点,但HMPC逆变器系统输出电流的频谱分布分散,且低频含量丰富,不便于系统滤波器的设计。 本文以应用较为广泛的NPC型三电平为研究对象,控制策略围绕HMPC进行研究。首先,在详尽HMPC基本原理的基础上分析了HMPC应用在NPC型三电平中的开关特性,说明了HMPC三电平系统电流频谱分布分散的原因;其次,为了改善上述问题,本文在HMPC基础上提出了两种改善电流频谱分布的方法。方法一为定环宽准定频滞环模型预测控制(fixed hysteresis band hysteresismodel predictive control,FHB-HMPC)方法,利用HMPC多目标优化处理的特点,将系统的平均开关频率大小和瞬时开关频率波动范围纳入控制目标,实现了系统平均开关频率可控,且电流的频谱分布相对集中在系统平均开关频率周围的效果,方便了系统滤波器的设计;方法二为环宽自适应准定频滞环模型预测控制(adaptive hysteresis band hysteresis model predictive control,AHB-HMPC)方法,它同方法一的思想基本一直,不同的是方法二的约束环宽大小可以实时在线调整,目的是实时改变开关频率的控制自由度,这样能够更好的改善电流频谱分布和提高平均开关频率控制能力。最后,利用Matlab仿真软件和实验室10kw三电平实验平台,验证了理论分析的正确性以及有效性。