文档介绍：2011-2012学年度“现代控制理论”课程考试试卷，姓名：，班级：班，学号：
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三相三电平逆变器的最优控制
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(华中科技大学电气与电子工程学院，湖北省武汉市 430074)
The optimal co领域、交流柔性供电系统的无功补偿中的广泛的应用，本文将针对二极管箝位拓扑型三相三电平逆变器进行研究。我们首先将对三相三电平逆变器进行状态空间的数学建模，并在此基础上对研究对象的稳定性及能控能观性等一系列控制特性进行了计算和研究；之后，本文在三相三电平逆变器普通空间矢量PWM控制的基础上，提出了一种新的最优空间矢量PWM控制方法。即采用基于人工智能的免疫算法（IA）来计算相关状态矢量的最优作用时间，进一步产生最优的PWM控制序列，来控制开关管的开通和关断，以进一步改善三相三电平逆变器的输出特性。本文给出了免疫算法的具体操作步骤和在逆变器最优控制中的具体实施方法，建立了三相三电平逆变器输出波形的数学模型和免疫算法中的各个评价函数。接着通过编写C程序, 并调用Matlab 进行仿真试验, 实验和仿真结果证明，该算法所产生的最优PWM控制序列与常规空间矢量控制策略相比能有效地减小逆变器输出波形的总谐波畸变率，证明了本算法在逆变器最优控制中应用的可行性和有效性。
关键词：三相三电平逆变器；状态空间；免疫算法；最优空间矢量控制
引言
近年来，随着逆变器在工业领域中的广泛应用，其控制策略已成为了研究的焦点之一，目前应用较多的有单闭环PI(PID)控制[1]、双闭环控制、重复控制[2]、滞环控制[3]、PR控制[4]、智能控制等等，而这些控制方法大多为模拟控制方法。然而由于数字化控制具有模拟控制技术所无法比拟的无噪声、零点漂移效应和抗干扰性强等优点，越来越多的逆变器开始采用数字化的PWM控制。而数字化PWM控制可看作控制器发出的等PWM间隔控制命令组，通过控制电力电子期间的开通和关断，达到控制逆变器输出的目的
2011-2012学年度“现代控制理论”课程考试试卷，姓名：，班级：班，学号：
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[5]。
随着控制理论从经典控制理论、现代控制理论到智能控制的不断发展，这些控制理论大量应用或尝试应用于逆变器控制[6-7]。1995年J．Michael首次将逆变器的PWM控制序列视为二进制的“0、1”编码序列空间的元素，采用遗传算法(GA)寻找最优PWM控制序列[8]。A．I．Maswood和B．Ozpineei分别提出在交流电动机调速系统[9]和多电平逆变器[10]中采用GA来产生三个最优实数编码开关角，来消除特定次谐波。但在实际应用中发现遗传算法存在一定的局限性，例如其收敛速度较慢。
1990年，Bersini首次使用免疫算法来解决问题[11]。免疫算法就是基于生物自然免疫学说，模拟免疫机制所创建的算法。本文在详细介绍免疫算法（IA）的具体操作方法后，将在以往对三相三电平逆变器SVPWM（空间矢量PWM控制）的基础上，采用免疫算法（IA）来实现三相三电平逆变器的最优空间矢量PWM控制，使得三相逆变器输出波形THD最小。
2 三电平逆变器主电路拓扑结构及工作原理
图1 三相三电平逆变器主电路拓扑
The circuit topology of three-phase three-level