Efficient Vector Optimization Strategy for 3L-ANPC Converter Based on Convex Optimization Model Predictive Control

Zhijian Xie

doi:10.1109/tia.2026.3741819

Efficient Vector Optimization Strategy for 3L-ANPC Converter Based on Convex Optimization Model Predictive Control

2026-10-08

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DOI：10.1109/tia.2026.3741819

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为减少因分离电压矢量搜索引起的基于二分法的模型预测控制（MPC）的在线计算负担，本文提出了一种基于凸优化的MPC策略，用于背靠背三电平中点主动钳位（3L-ANPC）逆变器的侧控制。采用延迟补偿离散预测模型，并将过流要求转化为可行电压区域约束，从而避免与电流限制项相关的加权因子。基于此表述，电压矢量幅值和相位通过牛顿-拉夫逊迭代同时优化，并采用多矢量合成实现固定开关频率运行。在3L-ANPC逆变器平台上的实验结果表明，所提算法在3次迭代内收敛，并实现约10.56%的稳态电流总谐波畸变（THD）。在6次迭代下，电压矢量搜索时间为5.6 μs，仅占总控制器执行时间的5.95%。不同工况下的附加测试进一步验证了所提方法的稳定电流调节性能。结果表明，所提策略在减少在线搜索负担的同时，保持了稳定的电流调节和固定开关频率运行。

Keyword:

Convex optimization

Model predictive control (MPC)

Three-level active neutral point clamped (3L-ANPC) converters

Voltage vector optimization

Efficient Vector Optimization Strategy for 3L-ANPC Converter Based on Convex Optimization Model Predictive Control

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