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模型预测控制MPC在UPS逆变器中的应用.docx
资料介绍
模型预测控制（MPC）在UPS逆变器中的应用
——从有限控制集到免权系数的控制算法演进
一、引言
模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）是近年来在电力电子控制领域发展最为迅速的高级控制算法之一。与传统线性PI控制加调制器的级联结构不同，MPC直接利用系统模型预测未来时刻的输出行为，通过滚动优化选择最优开关状态，具有动态响应快、多目标协同优化能力强和非线性约束处理方便等突出优势。在UPS逆变器控制中，MPC可同时实现输出电压跟踪、谐波抑制、中点电位平衡和开关频率优化等多个控制目标。2025年，基于MPC的UPS控制方案在高端产品中的渗透率已显著提升，尤其在SiC高频UPS中展现出了不可替代的优势。本文将从MPC基本原理、成本函数设计、权系数整定和工程实现四个方面进行系统阐述。
二、MPC基本原理
2.1 有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）
FCS-MPC是UPS逆变器中最常用的MPC形式，其核心思想是：逆变器仅有有限个开关状态（两电平：8种；三电平NPC：27种），在每个控制周期内，控制器预测每种开关状态下的系统输出，选择使成本函数最小的状态应用于下一时刻。
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