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有源中點鉗位型三電平併網逆變器多目標優化預測控制有源中點鉗位型三電平變換器作為併網逆變器能夠實現功率器件的熱損耗平衡，適用於光伏發電系統中。

一、案例簡介

本項目針對傳統NPC三電平併網逆變器開關管發熱不均衡等問題，提出了一種ANPC三電平併網逆變器的多目標模型優化預測控制方法，利用三電平輸出的開關狀態需要遵循單位電平跳變的原則，剔除不符合跳變原則的開關狀態，減少模型滾動優化的次數。針對開關管的發熱不均衡問題，根據ANPC三電平併網逆變器的結構特點，通過對開關管的開通和關斷損耗進行線性擬合，實時的計算各開關的功率損耗，把各開關管的不均衡損耗加入到目標價值函數中實現不均衡損耗的最小化。最後通過ANPC三電平併網逆變器直接功率控制的實驗結果驗證所提控制方法的正確性和有效性。

二、技術要點

針對NPC三電平變換器各開關管功率損耗不平衡的問題，本項目以ANPC三電平變換器為研究對象，提出了一種多目標模型優化預測控制算法（MO2-MPC）方法，有效減少模型預測滾動優化的次數，並縮短整個預測控制的計算時間，同時在目標價值函數中還考慮到開關管功率損耗的問題，實現ANPC三電平併網逆變器各開關管的損耗均衡，進而達到增大裝置輸出功率的目的。最後通過仿真和實驗對所提控制方法進行了驗證。

三、應用場景

光伏發電系統

四、應用成效

本項目通過提出和分析ANPC三電平併網逆變器MO2-MPC的控制原理，給出了MO2-MPC控制實現的具體方法，採用MO2-MPC控制可以有效減少模型預測滾動優化的次數，大大減少處理器所需的運算時間，同時很好的實現了三電平併網逆變器的單位功率因數控制，系統具備很好的動靜態性能；同時通過對ANPC三電平併網逆變器各開關管的損耗情況進行分析建模，推到了各開關管功率損耗的均衡計算公式，最後通過實驗結果進一步驗證了上述所提控制方法，達到了預期的實驗效果，證明了控制算法的正確性。