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ELECTRICDRIVE2016Vol.46No.2
电气传动2016年第46卷第2期
三电平双向DC-DC变换器的模型预测控制方法
梅杨，李晓晴，齐园园
（北方工业大学变频技术北京市工程技术研究中心，北京100144）
摘要：针对传统双闭环控制动态响应慢、PI控制器控制参数选择困难的缺点，提出采用模型预测控制
（MPC）方法对三电平双向DC-DC变换器进行控制。该方法通过预测模型的建立和目标函数的最小化两个环
节实现对控制目标性能的优化。对传统PI控制和模型预测控制搭建仿真模型，仿真结果显示模型预测控制方
法可以使直流母线电压超调量控制在0.25%以内，使蓄电池充放电电流波动范围控制在0.1%以内，由此证明
模型预测控制方法可以更好地实现直流母线电压的稳定，优化蓄电池的充放电过程。同时，采用模型预测方
法控制三电平双向DC-DC变换器可以实现中点电压的自平衡。
关键词：三电平；双向DC-DC变换器；模型预测控制；直流母线；中点电压
中图分类号：TK514文献标识码：A
ModelPredictiveControlMethodforThree-levelBi-directionalDC-DCConverter
MEIYang，LIXiaoqing，QIYuanyuan
（PowerElectronicsandMotorDrivingEngineeringCenter，NorthChinaUniversity
ofTechnology，Beijing100144，China）
Abstract:Thetraditionaldoubleclosedloopcontrolmethodforthree-levelbi-directionalDC-DCconverter
introducesthedrawbackslikeslowdynamicresponse，complexcontrollerparametersselection.Inordertosolvethese
problems，amethodbasedonmodelpredictivecontrol（MPC）wasproposed.Inthismethod，thepredictionmodels
wereestablishedandthecostfunctionwasminimizedtooptimizetheperformanceofcontroltarget.Thesimulationsfor
traditionalPIcontrolmethodandMPCmethodwerecarriedout，theresultsshowsthatDCbusvoltageovershootis
reducedtolessthan0.25%andthebatterycharginganddischargingcurrentrippleisreducedtolessthan0.1%by
adoptingtheproposedcontrolmethod，whichprovethatthestabilityofDCbusvoltageandtheoptimizationofcharging
anddischargingprocessofbatteryhavebeenwellrealizedthroughthemodelpredictivecontrol.Meanwhile，the
balanceofthemidpointvoltagecanbemaintainedautomatically.
Keywords:three-level；bi-directionalDC-DCconverter；modelpredictivecontrol；DCbus；mid-poin
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