In cascaded H-bridge (CHB) converters, each of the H-bridge carriers of the traditional modulated model predictive control (MPC) is synchronized. Therefore, the steady-state and transient performances are weak in high power applications that exhibit a low switching frequency. The traditional observer-based MPC uses estimation strategies to replace the prediction model under parametric uncertainties. However, there is no effective approach for the uncertainties in the open-loop optimal control law, which leads to a marked decrease in control performance in the presence of high uncertainties. For high power CHB converters, a robust closed-loop MPC using a linear matrix inequality is designed in this study to achieve robust current tracking. The augmented state is asymptotically decreased by the state feedback control law in the terminal elliptical invariant sets. Thus, the worst performance of the model mismatch is minimized. This study also proposes a phase-shifted modulated MPC to improve both the steady-state and transient performances. The voltage of the CHB converter is considered as a whole to implement the proposed method. The optimal duty cycle of each H-bridge, based on the piecewise strategy and voltage-second balanced rule, is implemented by a phase-shifted modulator. Better control performance with shorter response delays, faster tracking speed, and lower overshoot are achieved with a similar switching frequency. The effectiveness of the proposed method is verified by experimental results.

在级联 H 桥 (CHB) 转换器中，传统调制模型预测控制 (MPC) 的每个 H 桥载波都是同步的。因此，在具有低开关频率的大功率应用中，稳态和瞬态性能较弱。传统的基于观察者的 MPC 使用估计策略来代替参数不确定性下的预测模型。然而，对于开环最优控制律中的不确定性，没有有效的解决方法，导致在存在高不确定性的情况下控制性能明显下降。对于大功率 CHB 转换器，本研究设计了一种使用线性矩阵不等式的稳健闭环 MPC，以实现稳健的电流跟踪。增强状态由终端椭圆不变量集中的状态反馈控制律渐近减少。因此，模型不匹配的最差性能被最小化。本研究还提出了一种相移调制 MPC，以改善稳态和瞬态性能。CHB转换器的电压被视为一个整体来实现所提出的方法。每个 H 桥的最佳占空比，基于分段策略和电压秒平衡规则，由相移调制器实现。使用相似的开关频率可以实现更好的控制性能、更短的响应延迟、更快的跟踪速度和更低的过冲。实验结果验证了所提方法的有效性。本研究还提出了一种相移调制 MPC，以改善稳态和瞬态性能。CHB转换器的电压被视为一个整体来实现所提出的方法。每个 H 桥的最佳占空比，基于分段策略和电压秒平衡规则，由相移调制器实现。使用相似的开关频率可以实现更好的控制性能、更短的响应延迟、更快的跟踪速度和更低的过冲。实验结果验证了所提方法的有效性。本研究还提出了一种相移调制 MPC，以改善稳态和瞬态性能。CHB转换器的电压被视为一个整体来实现所提出的方法。每个 H 桥的最佳占空比，基于分段策略和电压秒平衡规则，由相移调制器实现。使用相似的开关频率可以实现更好的控制性能、更短的响应延迟、更快的跟踪速度和更低的过冲。实验结果验证了所提方法的有效性。基于分段策略和电压秒平衡规则，由相移调制器实现。使用相似的开关频率可以实现更好的控制性能、更短的响应延迟、更快的跟踪速度和更低的过冲。实验结果验证了所提方法的有效性。基于分段策略和电压秒平衡规则，由相移调制器实现。使用相似的开关频率可以实现更好的控制性能、更短的响应延迟、更快的跟踪速度和更低的过冲。实验结果验证了所提方法的有效性。