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Low-Complexity Dual-Vector Model Predictive Control for Single-Phase Nine-Level ANPC-Based Converter
Indexado
WoS WOS:000922862100030
Scopus SCOPUS_ID:85141567897
DOI 10.1109/TPEL.2022.3218742
Año 2023
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This article proposes a dual-vector finite-control-set model predictive control (FCS-MPC) with reduced complexity for a novel nine-level active neutral point clamped (ANPC) converter. This topology considerably reduces the used number of power switches compared to other topologies. Only nine power switches and two flying capacitors (FCs) are used to generate nine voltage levels. The proposed MPC scheme notably reduces the computational burden by directly locating the best two vectors without the need for multiple evaluations of the cost function as in the conventional method. Using one weighting factor in the cost function, three objectives are considered, namely, current tracking, FCs voltage control, and dc-link stabilization, reducing the heavy effort of coordinating weighting factors. Mathematical analyzes were carried out to determine the optimal duration of the selected voltage vectors. While the sequence of the two voltage vectors is identified based on the total harmonic distortion (THD) definition to minimize its value. Compared with standard FCS-MPC, lower steady-state errors, lower THDs, better harmonic distribution, and shorter execution times are achieved. The proposed MPC method is validated and compared with other prior-art control methods through experimental implementation.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Engineering, Electrical & Electronic
Scopus
Electrical And Electronic Engineering
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Harbi, Ibrahim Hombre Tech Univ Munich TUM - Alemania
Menoufia Univ - Egipto
Technische Universität München - Alemania
Faculty of Engineering - Egipto
2 Ahmed, Mostafa Hombre Tech Univ Munich TUM - Alemania
Assiut Univ - Egipto
Technische Universität München - Alemania
Faculty of Engineering - Egipto
3 Hackl, Christoph Hombre Munich Univ Appl Sci - Alemania
Hochschule München - Alemania
4 RODRIGUEZ-PEREZ, JOSE RAMON Hombre Universidad San Sebastián - Chile
5 Kennel, Ralph Hombre Tech Univ Munich TUM - Alemania
Technische Universität München - Alemania
6 Abdelrahem, Mohamed Hombre Tech Univ Munich TUM - Alemania
Assiut Univ - Egipto
Technische Universität München - Alemania
Faculty of Engineering - Egipto

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Financiamiento



Fuente
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
Agencia Nacional de Investigaci'y Desarrollo (ANID)
Agencia Nacional de Investigaci

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Agradecimientos



Agradecimiento
The work of Jose Rodriguez was supported by Agencia Nacional de Investigaci'y Desarrollo (ANID) under Grant FB0008, Grant 1210208, andGrant 1221293.
The work of Jose Rodriguez was supported by Agencia Nacional de Investigaci'yDesarrollo (ANID) underGrant FB0008, Grant 1210208, andGrant 1221293.

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