高开关频率功率变换器多速率模型预测控制方法

作者：赵猛; 刘乙; 李亚飞; 马千里; 邱一昊; 朱庆

来源：国外电子测量技术, 2023, 42(06): 49-56.

DOI：10.19652/j.cnki.femt.2304788

• 高开关频率
• 功率变换器
• 模型预测控制
• 双速率模型
• 递归优化

为保证有限控制集模型预测控制(finite control set model predictive control, FCS-MPC)在功率变换器运行效果，其采样频率一般设定为10～50 kHz。但由于会出现连续多个采样周期输出同一开关状态现象，实际开关频率仅为采样频率的10%～20%,影响控制精度。在SiC、GaN等高速器件应用场景中，一味地提升采样频率实现高开关频率输出，将对数字处理器造成极大地运算负担。针对上述问题，提出一种多速率模型预测控制方法(multi-rate model predictive control, MR-MPC)方法，通过构建低采样输入、高控制输出的双速率MR-MPC离散预测模型，并引入多层次递归优化技术，实现计算负担和控制性能之间平衡。最后，搭建5 kW电机测试平台进行实验验证与分析，MR-MPC继承了传统FCS-MPC处理复杂控制目标的能力，并可在低运算负担条件下，实现输出开关频率多速率倍频，且倍频比例越高，系统动稳态性能越优，不失为高开关频率功率变换器通用型设计方法之一。

• 单位
  国电南瑞科技股份有限公司