2007年，TNPC單相拓撲由KNAUP、Peter提出，T型中點鉗位（“T” type neutral point clamped, TNPC）三電平電路是進一步對NPC三電平電路進行修改優(yōu)化，從而得到的新的電路拓撲。但是雖然TNPC相比于傳統(tǒng)NPC三電平電路，3個橋臂減少了兩個鉗位IGBT，造價變得更低，延長了開關(guān)管的使用壽命，但是逆變器的中點電位波動問題仍需要解決，如果不采取相應(yīng)的措施確保中點電位穩(wěn)定，就會導(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)，這不僅會損壞直流側(cè)電容，甚至還會使逆變器系統(tǒng)運行崩潰。

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

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

本文在文獻[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，來判斷系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)，并按照調(diào)整規(guī)則進行實時在線參數(shù)調(diào)整，速度快、響應(yīng)快、系統(tǒng)穩(wěn)定。最后通過Matlab/Simulink實驗仿真對比分析，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)簡單、易于實現(xiàn)。

圖7 仿真模型圖

圖8 傳統(tǒng)PI控制策略

圖9 參數(shù)自適應(yīng)控制策略

結(jié)論

本文針對T型三電平并網(wǎng)逆變器直流側(cè)中點電位波動不穩(wěn)定問題，通過建模詳細分析了中點電位波動的原因，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控制策略進行對比分析。

仿真結(jié)果表明，本文提出的對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)難以選擇的問題，并網(wǎng)波形輸出完美，具有比較好的應(yīng)用價值。