刘川泽，李彦哲，郭小嘉

(兰州交通大学 自动化与电气工程学院，兰州 730070)

相比于传统两相拓扑结构，中点钳位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器具有单个开关元所承受的电压应力低、输出电流总谐波失真值小和控制自由度高等优点，适用于各种高压大功率领域[1].但NPC由于电容充、放电时间不同，存在母线电容中点电压波动的问题，影响系统运行的可靠性[2-3].

直接转矩控制(direct torque control,DTC)作为主流高性能的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制算法，在过去几十年一直是国内外学者关注的热点[4-5].然而传统DTC算法存在稳态性能差和转矩脉动大等固有问题，将NPC逆变器应用于DTC算法，由于不同扇区的电压矢量往往不能直接切换，需要采用插入过渡电压的方法来满足逆变器运行需求，由于过渡电压与磁链和转矩相互影响，存在不稳定因素，经常导致系统控制效果不佳，甚至放大DTC算法的缺点[6-7].近年来，有学者提出有限集模型预测转矩控制(finite control set model predictive torque control,FCS-MPTC)算法，因其电磁转矩脉动小和定子电流谐波含量小等优点受到广泛关注[8].

将FCS-MPTC应用于NPC三电平逆变器驱动PMSM的控制系统，只需根据切换电压的要求实时选择电压控制集并预测中点电压，通过目标函数增加中点电位控制项，即可实现中点电压平衡[9-10]，满足NPC三电平逆变器的运行要求.其缺点是FCS-MPTC算法的运算复杂度随着电平数的增加将会呈指数式爆炸增长，增加了系统的运行负担，虽然可以采用延长控制周期的方法进行解决，但是由于控制算法开关频率的……