结构简单、易实现，T型三电平逆变器中点电位平衡的解决方法
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南京工程学院电力工程学院、南京工程学院计算机学院的研究人员李闯、黄陈蓉、徐宏健、王鑫琪，在2019年第4期《电气技术》杂志上撰文（论文标题为“基于神经元Proportional Integral自适应控制的T型三电平逆变器中点电位平衡控制研究”），针对T型三电平逆变器固有存在的中点电压不平衡波动的问题，通过建模分析得到T型三电平逆变器中点电压不平衡的原因，采取对逆变器增设平衡电路用来控制中点电位平衡的方法，并对该平衡电路提出了一种基于神经元PI自适应控制策略。
分别对常规传统PI调节器法和基于神经元PI自适应调节法进行了Matlab/Simulink对比仿真研究与分析。仿真结果表明，基于神经元PI自适应控制策略对于中点电位平衡效果要优于常规传统PI调节器。
2007年，TNPC单相拓扑由KNAUP、Peter提出，T型中点钳位（“T” type neutral point clamped, TNPC）三电平电路是进一步对NPC三电平电路进行修改优化，从而得到的新的电路拓扑。但是虽然TNPC相比于传统NPC三电平电路，3个桥臂减少了两个钳位IGBT，造价变得更低，延长了开关管的使用寿命，但是逆变器的中点电位波动问题仍需要解决，如果不采取相应的措施确保中点电位稳定，就会导致三电平逆变器极有可能退化成两电平逆变器结构，这不仅会损坏直流侧电容，甚至还会使逆变器系统运行崩溃。
为了让逆变器正常工作、中点电位尽可能在小范围内波动、输出质量更高的电压电流波形，学者们进行很多研究提出了一些改进的办法。文献[10]介绍了一种基于Buck-Boost电路的中点电位稳定控制方法，从硬件角度设计避免了软件编程的复杂。
文献[8]介绍了小矢量法来控制中点电位稳定，优点是简化电路结构，缺点是编程复杂。文献[9]提出了一种增设平衡电路来抑制中点电位波动，其控制策略采用的是传统PI控制，优点是设计思路简单、易于实现；缺点是参数调整难度较大，需要人为改动参数，不能实现参数自适应调整。
本文在文献[9]提出的增设平衡电路控制的基础之上，改变其传统PI控制策略，引入一种基于神经元PI自适应的控制策略，根据直流侧电容电压的偏差值，来判断系统所处的工作状态，并按照调整规则进行实时在线参数调整，速度快、响应快、系统稳定。最后通过Matlab/Simulink实验仿真对比分析，本文提出的神经元PI参数自适应控制策略，其控制效果要优于传统PI控制器，并且结构简单、易于实现。
图7 仿真模型图
图8 传统PI控制策略
图9 参数自适应控制策略
本文针对T型三电平并网逆变器直流侧中点电位波动不稳定问题，通过建模详细分析了中点电位波动的原因，在平衡电路的控制策略上提出了一种基于神经元PI参数自适应的控制策略，并与传统PI控制策略进行对比分析。
仿真结果表明，本文提出的对于平衡电路的基于神经元PI参数自适应控制器，其调节效果是优于传统控制策略的，其电压波动范围更小、更稳定，并且能够自适应的调整，克服了传统PI调节参数难以选择的问题，并网波形输出完美，具有比较好的应用价值。