辛业春 王延旭 李国庆 王朝斌 王 尉

T型三电平并网逆变器有限集模型预测控制快速寻优方法

辛业春 王延旭 李国庆 王朝斌 王 尉

（东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室 吉林 132012）

三电平变流器控制系统采用有限集模型预测控制（FCS-MPC），滚动优化需要遍历所有开关状态，针对其导致处理器运算量增加、处理时间长的问题，提出一种T型三电平并网逆变器优化计算量的FCS-MPC方法。通过构建基于电压预测的单目标代价函数，避免设计权重系数问题，减化单次寻优的步骤；根据直流母线电位分布选择冗余小矢量，实现中点电位平衡，使每个控制周期的预测次数减小至3次，提高寻优效率。有限控制集在预测过程中将所包含矢量的加权误差二次方最小作为依据划分，并利用矢量角补偿系统延迟，提高预测精度，使并网电流质量得到改善。搭建基于RT-Lab的功率硬件在环仿真系统和物理装置验证所提控制策略，实验结果验证了所提理论分析的正确性和控制策略的有效性。

有限集模型预测控制 T型三电平 中点电位平衡 快速寻优

0 引言

随着数字信号处理技术的飞速发展，以有限集模型预测控制（Finite Control Set-Model Predictive Control, FCS-MPC）为代表的复杂控制方法被逐渐应用于并网逆变器系统中[1-5]。FCS-MPC无需调制单元，能够适应各种非线性系统的控制。其本质是一种枚举法，即对所有可能的开关状态进行评估，用于下一控制周期[6-9]。对于三电平变流器，其空间矢量包含27种状态，若在预测控制中逐一遍历寻优，需要进行大量计算，对处理器产生工作负担[10-12]。……