摘要：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。

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