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有限控制集模型预测直接功率控制(Finite Control Set Model Predictive Direct Power Control,FCS-MP-DPC)以其简单的控制结构、优越的动态性能,被广泛应用在电机调速系统、并网逆变器等多种场合。本文将FCS-MP-DPC应用于两电平三桥臂并联型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF),并对传统FCS-MP-DPC存在的缺陷展开研究。本文以解决FCS-MP-DPC跟踪误差大、采样频率高、开关频率不固定及对模型依赖性强的问题为目标,主要从控制算法原理、控制延迟补偿、跟踪误差产生机理、定频控制策略、模型参数失配、自矫正控制策略等几个方面展开研究,具体工作如下:首先从APF模型预测直接功率控制基本原理出发,建立FCS-MP-DPC数学模型,分析了价值函数选取方法和相关变量估算方法,给出了实现流程。针对APF系统中由数据采样、程序执行等环节引入的控制延迟,分析了其对系统补偿性能的影响机理,选择了一种超前一拍的延迟补偿方式,并通过理论和仿真验证其有效性。针对FCS-MP-DPC跟踪误差较大的问题,讨论了跟踪误差产生的机理,提出了一种定频直接功率控制策略(Model Predictive Direct Power Control with Fixed Switching Frequency,FSF-MP-DPC)。该控制策略通过在一个控制周期中合理分配多个矢量以实现精细化控制,这样不仅大幅提高了系统的控制精度,而且固定了开关频率,降低了采样频率。通过仿真对比FCS-MP-DPC和FSF-MP-DPC的控制性能,验证了FSF-MP-DPC策略的可行性和优越性。针对FCS-MP-DPC受模型参数影响较大的问题,讨论了预测误差产生机理,从电感材料特性入手,研究预测功率控制算法对不同线路参数偏差的敏感性。通过分析发现电阻参数失配对APF的补偿效果几乎没有影响;电感参数失配会对APF的补偿效果产生严重影响,尤其当模型值高估实际值时,对补偿效果的影响较低估时更为显著。本文提出一种模型自矫正定频直接功率控制策略,该控制策略通过预测偏差增量形式对功率预测模型进行实时修正,解决了系统因参数失配带来的预测偏差问题,提高了APF系统的鲁棒性。通过仿真验证了模型自矫正FSF-MP-DPC策略的有效性。最后基于两电平APF实验平台对模型自矫正定频直接功率控制策略进行实验验证,实验结果表明所提控制策略能够在较低采样频率下实现对APF的定频控制;能够有效减小跟踪误差,改善控制精度,提高APF的补偿性能;能够克服因模型参数失配带来的影响,提高系统的鲁棒性。该论文有图93幅,表6个,参考文献93篇。