袁武，曾山

（1.武汉交通职业学院质量管理与评估处，湖北 武汉 430065；2.武汉轻工大学数学与计算机学院，湖北 武汉 430023）

近年来，得益于数字控制技术的发展和微处理器计算能力的指数性增加，模型预测控制（model predictive control，MPC）在电力电子领域得到越来越多的成功应用[1-2]，如电机驱动变频器[3]、逆变器[4]、并网变流器[5]、电力电子变压器[6]、模块化多电平变换器[7]、储能装置[8]和矩阵转换器[9]等。在众多MPC方案中，有限集MPC因其在时间和控制动作上的离散性与电力电子设备之间有着更为内在的联系，并同时具备处理各类系统约束、复杂控制目标和非线性因素的能力，故脱颖而出成为了应用最广泛的MPC控制策略。同时，有限集MPC易于设计和实现，并可通过适当的成本函数设计，降低建模误差的影响，从而保持控制系统的稳定性[10-11]。

有限集MPC中最主要的问题之一就是功率半导体器件的最终开关频率非固定。若不采取措施，则电力电子设备的开关频率将呈现随机变化，对应产生较宽范围的频谱分布，进而导致复杂系统中谐振激励难以避免，且滤波器的设计将变得更为复杂，进一步使得并网设备或电源设备的输出电能质量不稳定。另外，若缺乏对开关频率的调节，将使得开关频率上限高达采样频率的1/2，这是大功率半导体器件所不能承受的。对此，文献[12]中将无差拍控制思路引入到MPC方案中，设计了一种低开关频率的双矢量MPC策略，但开关频率依然是随机的。文献[13]中将特定谐波消除法结合到MPC中，以期降低开关频率，但存在调制策略与MPC之间切换的问题，稳定性有待验证。……