吴 春 杨佳磊

(浙江工业大学信息工程学院 杭州310023)

0 引言

2002 年,文献[1]提出了Z 源逆变器(Z-source inverter,ZSI),作为一种具有升压功能逆变器拓扑,它的出现有效解决了传统电压源逆变器(voltagesource inverter,VSI)输出相电压幅值受输入母线电压限制的局限性。ZSI 作为一种单级式逆变器拓扑,其电压调节范围宽,允许上下桥臂同时导通以实现升压功能,避免了由死区引起的输出波形畸变。因此,ZSI 在光伏系统中具有非常广泛的应用[2-3]。然而,ZSI 的阻抗网络存在电容电压应力大、启动时冲击电流大、输入电流断续等缺点[4]。准Z 源逆变器(quasi-ZSI,qZSI)改进了Z 源逆变器,其在继承ZSI 优点的基础上,具有电容电压应力小、输入电流连续等优点[5]。

有限集模型预测控制具有控制方法简单、无需调制、响应速度快、能同时处理多变量和非线性约束等优点,在电力电子、电机控制等领域得到了广泛的应用[6]。目前,已有不少研究者将有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCSMPC)应用于qZSI 系统中[7-8],并取得了良好的控制效果。文献[7]计算了由电感电流、电容电压和输出相电流三者组合而成的且包含3 个权重系数的代价函数,以此来获得下一个控制周期的最优开关状态。但是,权重系数的选取往往基于经验调试,当存在多个权重项的时候,选择一组合适的权重系数具有不小的难度[9]。

为了消除模型预测控制中权重系数,文献[10]将一种级联模型预测控制(sequential-model predictive control,S-MPC)策略应用于电机控制中,该策略首先计算转矩的代价函数,选择转矩误差最小的两个开关状态,然后将这两个开关状态代入到磁链代价函数,选择使磁链误差最小的开关状态作为下一个控制周期的最优开关状态。……