有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量，实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率，有效保护电路元件，提高输出电流的波形质量，一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法，具有运算简单、速度快和适用性广等优点，在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前，能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平，对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管，减少了元件数量，降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面，载波调制算法仍被广泛使用，模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下，提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法，建立四电平拓扑的数学模型，分析开关状态对直流母线电容电压的影响，建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数，实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证，在预测控制作用下可以顺利并网，并输出高质量的电流。进行阻感负载实验，能有效跟踪给定电流，维持电容电压稳定，对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性，展现了其在地铁...