开关电感准Z源逆变器无权重系数FCS-MPC策略

1

作者 刘春喜 林枝伟 +1 位作者 刘志乐 徐可 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期142-154,共13页

针对开关电感准Z源逆变器采用有限集模型预测控制(FCS-MPC)时目标函数权重系数设计复杂的问题,提出一种无权重系数的FCS-MPC算法,避免了繁琐的权重系数调整过程。通过伏秒平衡原理分析电感周期性充放电的机理,在直通状态时对电感电流设... 针对开关电感准Z源逆变器采用有限集模型预测控制(FCS-MPC)时目标函数权重系数设计复杂的问题,提出一种无权重系数的FCS-MPC算法,避免了繁琐的权重系数调整过程。通过伏秒平衡原理分析电感周期性充放电的机理,在直通状态时对电感电流设置一个中间值,根据中间值和预测值的比较来确定下一周期的开关状态,在非直通状态时则采用归一化思想将输出电流和电容电压的目标函数设计为基于动态变化的函数,将误差限制在[0,1]范围内,从而不需要任何权重系数,避免了权重系数的调整过程,最后通过仿真和实验对所提的方法进行验证。结果表明:所提无权重系数FCS-MPC策略与传统FCS-MPC策略相比,在无权重系数的情况下,系统的稳态性能相同,动态性能更优。 展开更多

关键词 开关电感准z源逆变器 有限集模型预测控制 无权重系数 目标函数 伏秒平衡 归一化

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开关电感型Quasi-Z源逆变器 被引量：32

2

作者 刘孝辉 郑建勇 +2 位作者 尤鋆 黄金军 王冲 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期65-68,99,共5页

提出了一种开关电感型Quasi-Z源逆变器的拓扑,该拓扑用开关电感代替传统Quasi-Z源的电感,在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,在相同直通占空比的情况下增大了其升压倍数,而且在较小的直通占空比情况下即可实现任意倍数的升压,给调制... 提出了一种开关电感型Quasi-Z源逆变器的拓扑,该拓扑用开关电感代替传统Quasi-Z源的电感,在保留传统Quasi-Z源逆变器优点的同时,在相同直通占空比的情况下增大了其升压倍数,而且在较小的直通占空比情况下即可实现任意倍数的升压,给调制因子较大的取值空间,提高了输出电压的质量与系统的稳定性。采用改进的空间矢量实现了对改进Quasi-Z源逆变器的控制。仿真和实验证明了该拓扑在相同直通占空比的情况下具有更高的升压倍数的新特性。 展开更多

关键词 逆变器 开关电感型quasi—z源逆变器 电路拓扑 升压能力 改进的空间矢量控制

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开关电感型Quasi-Z源逆变器SVPWM调制策略仿真研究 被引量：2

3

作者 吴晓迪 梁占红 陶瑞 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期924-926,929,共4页

针对开关电感型Quasi-Z源逆变器,采用Matlab/Simulink仿真平台对空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略进行了仿真研究。仿真结果表明,与简单升压调制策略相比,SVPWM调制策略具有开关频率低、直流母线电压小、调制度较大等优点,可以提高直流母线... 针对开关电感型Quasi-Z源逆变器,采用Matlab/Simulink仿真平台对空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略进行了仿真研究。仿真结果表明,与简单升压调制策略相比,SVPWM调制策略具有开关频率低、直流母线电压小、调制度较大等优点,可以提高直流母线电压的利用率。 展开更多

关键词 开关电感型quasi-z源逆变器 空间矢量脉宽调制 逆变器 简单升压调制

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开关电感型Z源逆变器拓扑结构的设计与仿真 被引量：6

4

作者 程志友 程红江 +1 位作者 于浩 叶姗姗 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第17期129-136,共8页

该文在开关电感型Z源逆变器的基础上提出一种高电压增益的开关电感型Z源逆变器。与传统的开关电感型Z源逆变器相比,新型拓扑不仅保留了X型的基本结构,而且将二极管和逆变桥的位置互换,同时增加了2个电感和6个二极管,这样可以减小电容电... 该文在开关电感型Z源逆变器的基础上提出一种高电压增益的开关电感型Z源逆变器。与传统的开关电感型Z源逆变器相比,新型拓扑不仅保留了X型的基本结构,而且将二极管和逆变桥的位置互换,同时增加了2个电感和6个二极管,这样可以减小电容电压应力,增大直流链路峰值电压,使输入电流具有连续性;另外,新型拓扑的控制方法简单,采用直接升压控制方法,它以正弦波为调制波、三角波为载波,是一种基于正弦脉宽调制控制技术的一种控制方法。在理论分析的基础上,对新型拓扑进行仿真试验,结果表明:当直通占空比为0.139、调制系数为0.85时,新型拓扑直流链路峰值电压为127.95V,电容电压应力为39.50V,而传统拓扑的直流链路峰值电压为89.65V,电容电压应力为68.40V,新型拓扑在获得较大直流链路峰值电压的同时,可以保证电容上承受的电压应力较小。通过仿真试验,验证了新型拓扑的优点。 展开更多

关键词 电容 电压调控 拓扑 开关电感型z源逆变器 电容电压应力 升压因子 直接升压控制

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增强型开关电感准Z源逆变器 被引量：7

5

作者 李正明 张国松 方聪聪 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1803-1811,共9页

开关电感准Z源逆变器及其改进型号在升压比方面不能满足新能源领域的严苛需求,限制了Z源逆变器在光伏逆变及其微电网中的运用。通过对传统开关电感准Z源逆变器拓扑结构的改变,提出了一种具有高电压增益的增强型开关电感准Z源逆变器,在... 开关电感准Z源逆变器及其改进型号在升压比方面不能满足新能源领域的严苛需求,限制了Z源逆变器在光伏逆变及其微电网中的运用。通过对传统开关电感准Z源逆变器拓扑结构的改变,提出了一种具有高电压增益的增强型开关电感准Z源逆变器,在原来的一组开关电感的基础上仅再增加一组开关电感,既避免了硬件结构过于复杂,也避免了直通占空比的取值范围过小,同时使得升压比提高5～40倍;确保了输入电流连续;并且X型LC网络的电容电压应力和电感电流脉动得到了有效降低。本文首先对增强型拓扑结构进行了详细的理论分析,然后进行了仿真实验,最后利用实物装置验证了增强型拓扑的可行性和优越性。 展开更多

关键词 开关电感准z源逆变器 电容电压应力 电感电流脉动 升压因子 调制因子

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基于开关电感的增强型Z源三电平逆变器 被引量：16

6

作者 王晓刚 张杰 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期65-72,共8页

分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源... 分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源两电平逆变器的相同。为了进一步提高升压能力,提出一种增强型z源网络,直流母线的正端和负端各引入1个开关电感(SL)单元,不仅提高电压增益,而且在相同电压增益的条件下降低了在z源网络电容的电压应力,还能实现中点电位平衡。在此基础上又提出了升压能力更强的多单元开关电感增强型z源网络。仿真结果表明,改进SVPWM方法和新型拓扑对提高z源三电平NPC逆变器的升压能力十分有效。 展开更多

关键词 z源逆变器 三电平 开关电感 空间矢量脉宽调制

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隔离型开关电感准Z源逆变器 被引量：4

7

作者 梅飞 邓凯 +1 位作者 张宸宇 郑建勇 《电测与仪表》 北大核心 2015年第16期92-96,共5页

为了克服传统Z源/准Z源拓扑升压能力不足、无法实现输入输出侧电气隔离等缺陷,提出了两种隔离型开关电感准Z源逆变器,利用隔离变压器代替传统准Z源拓扑中的一个电感,使电路具有升降压的功能。探讨了电路的工作原理及控制方法,仿真及实... 为了克服传统Z源/准Z源拓扑升压能力不足、无法实现输入输出侧电气隔离等缺陷,提出了两种隔离型开关电感准Z源逆变器,利用隔离变压器代替传统准Z源拓扑中的一个电感,使电路具有升降压的功能。探讨了电路的工作原理及控制方法,仿真及实验结果证明了拓扑的有效性。 展开更多

关键词 变压器隔离 开关电感 准z源逆变器 升降压能力

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基于改进型开关电感的级联准Z源逆变器 被引量：2

8

作者 李云侠 张巧杰 余巧 《西安理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第1期83-89,共7页

为了提高准Z源逆变器的升压能力,同时减小电容电压应力和输入电感电流纹波,结合具有高升压能力的改进型开关电感,用改进型开关电感替代级联型准Z源逆变器二级阻抗网络中的电感,提出了一种新型准Z源逆变器。分析了其拓扑结构和工作原理,... 为了提高准Z源逆变器的升压能力,同时减小电容电压应力和输入电感电流纹波,结合具有高升压能力的改进型开关电感,用改进型开关电感替代级联型准Z源逆变器二级阻抗网络中的电感,提出了一种新型准Z源逆变器。分析了其拓扑结构和工作原理,仿真结果表明,与级联型准Z源逆变器相比,该逆变器具有升压能力强、输入电感电流纹波小、电容电压应力小等优点,验证了拓扑的正确性和可行性。 展开更多

关键词 准z源逆变器 开关电感 电容电压应力 升压能力 输入电感电流纹波

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开关电感Z源三电平中点钳位逆变器的研究 被引量：6

9

作者 宋奇吼 刘文安 +1 位作者 陈莉 杨飏 《电测与仪表》 北大核心 2014年第18期104-107,111,共5页

Z源三电平中点钳位逆变器有效地结合了Z源网络的开关电感特性和三电平逆变器的特点,但升压能力有限。针对这一问题,文章提出了开关电感Z源三电平中点钳位逆变器。新逆变器通过改进电路拓扑获得了更强的升压能力,能显著提高系统的输出电... Z源三电平中点钳位逆变器有效地结合了Z源网络的开关电感特性和三电平逆变器的特点,但升压能力有限。针对这一问题,文章提出了开关电感Z源三电平中点钳位逆变器。新逆变器通过改进电路拓扑获得了更强的升压能力,能显著提高系统的输出电压。文章采用改进载波同相层叠调制法控制开关管的工作,该方法简单、可靠、易于实现。仿真结果验证了新拓扑的可行性及有效性。 展开更多

关键词 开关电感z源三电平中点钳位逆变器 升压能力 改进载波同相层叠调制

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基于储能型开关电感准Z源逆变器的模型预测控制 被引量：2

10

作者 冯婷婷 张竣淇 +1 位作者 朱勇 周平 《电源学报》 CSCD 北大核心 2021年第6期137-145,共9页

针对传统准Z源逆变器QZSI(quasi-Z-source inverter)升压能力和功率协调控制能力的不足,提出将储能电池与开关电感型准Z源逆变器相结合,构成储能型开关电感准Z源逆变器ES-SLQZSI(energy-storage switched-inductor QZSI),提高了系统升... 针对传统准Z源逆变器QZSI(quasi-Z-source inverter)升压能力和功率协调控制能力的不足,提出将储能电池与开关电感型准Z源逆变器相结合,构成储能型开关电感准Z源逆变器ES-SLQZSI(energy-storage switched-inductor QZSI),提高了系统升压倍数和功率协调能力。针对ES-SLQZSI系统,提出一种基于有限集模型预测控制FCS-MPC(finite control set-model predictive control)结构的功率控制策略,在单级变换系统中实现了最大功率点追踪MPPT(maximum power point tracking)和并网功率控制。建立ES-SLQZSI的离散时间模型,并基于此模型设计了预测函数与代价函数,然后设计了光伏功率MPPT模块和输出功率管理模块。相比于传统多级结构的储能光伏系统,所提系统结构简单,无需额外的DC-DC变换器。相比于传统双环PI+PWM控制策略,所提方法简单易行,所需PI控制器少,无需PWM调制器,且动态响应速度优良,适合被控变量较多的非线性系统。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 光伏 准z源逆变器 模型预测控制 开关电感 电池

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有源箝位软开关变压器型Z源逆变器

11

作者 丁新平 余岱玲 +2 位作者 张承慧 王伯荣 张民 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期118-126,共9页

针对逆变电路中出现开关损耗和电磁干扰(EMI)问题,依托变压器型Z源逆变器,通过加入有源箝位电路,提出一种有源箝位变压器型Z源逆变器,实现了电路所有有源器件的软开关功能,降低了开关损耗和EMI的影响。根据设计需要,对一个开关周期中具... 针对逆变电路中出现开关损耗和电磁干扰(EMI)问题,依托变压器型Z源逆变器,通过加入有源箝位电路,提出一种有源箝位变压器型Z源逆变器,实现了电路所有有源器件的软开关功能,降低了开关损耗和EMI的影响。根据设计需要,对一个开关周期中具体的工作模式和升-降压功能进行了研究,借助稳态分析法分析电路各部分之间的电压关系,分析具体的ZVS工作过程,推导出各开关ZVS环境的辅助电路参数条件。实验室设计1 kW实验样机波形表明:有源箝位软开关变压器型Z源逆变器可以实现大范围升压功能、同时减少开关损耗并改善EMI影响。验证了理论分析的正确性,以及所提出电路的有效性和实用性。 展开更多

关键词 z源逆变器 准z源逆变器 有源箝位 软开关 变压器型z源逆变器 单级可升压逆变器

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基于开关耦合电感单元的Z源逆变器 被引量：1

12

作者 刘方荣 荣飞 《电源学报》 CSCD 2015年第2期82-87,共6页

在常见的几种Z源逆变器拓扑结构的基础上引入一种开关耦合电感单元,提出了基于开关耦合电感单元的Z源逆变器。这种逆变器利用开关耦合电感单元取代传统Z源逆变器中Z源网络的电感,可以提高Z源逆变器电压增益。研究发现,利用的开关耦合电... 在常见的几种Z源逆变器拓扑结构的基础上引入一种开关耦合电感单元,提出了基于开关耦合电感单元的Z源逆变器。这种逆变器利用开关耦合电感单元取代传统Z源逆变器中Z源网络的电感,可以提高Z源逆变器电压增益。研究发现,利用的开关耦合电感单元个数越多,开关耦合电感单元一二次侧电压变比越大,Z源逆变器电压增益能力越强。以由2个电压变比都为2的开关耦合电感单元组成的Z源逆变器为例进行了仿真和实验,仿真与实验的结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 开关耦合电感 电压增益 z源逆变器

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新型Z源T型五电平逆变器及其调制策略 被引量：5

13

作者 蔡智林 侯涛 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1203-1213,共11页

针对传统二极管中点钳位三电平与五电平逆变器需要大量钳位二极管、结构复杂、可靠性差、二极管开关损耗较大,以及传统Z源两电平逆变器电容电压应力较高、升压能力不足、功率较低等问题。首先,提出了一种T型五电平逆变器拓扑,该拓扑省... 针对传统二极管中点钳位三电平与五电平逆变器需要大量钳位二极管、结构复杂、可靠性差、二极管开关损耗较大,以及传统Z源两电平逆变器电容电压应力较高、升压能力不足、功率较低等问题。首先,提出了一种T型五电平逆变器拓扑,该拓扑省去了大量钳位二极管,结构简单,开关损耗小,功率等级高;其次,结合Z源网络与该T型五电平拓扑,得到一种新型Z源T型五电平逆变器拓扑,与传统Z源逆变器相比,在相同的电压增益下,该新型逆变器有效降低了开关器件电压与电容电压;再次,将Z源网络中的电感用升压单元代替,进一步增强了其升压能力;最后,设计了该新型逆变器的同向载波调制策略。仿真实验证明了所提拓扑的正确性与调制策略的有效性。 展开更多

关键词 z源T型 五电平逆变器 电容电压 开关损耗 载波调制

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基于光伏发电的改进型Z源逆变器 被引量：4

14

作者 沈琳钰 姚晓东 杨洋 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第4期540-544,共5页

随着Z源拓扑结构的不断改进,出现了阻抗网络中带有有源开关器件的结构,但其输出电压增益较低且调制范围有限。提出了具有高升压能力的耦合型开关准Z源逆变器,并加入耦合电感来消除输入电流纹波。针对有源开关器件的控制,提出改进型空间... 随着Z源拓扑结构的不断改进,出现了阻抗网络中带有有源开关器件的结构,但其输出电压增益较低且调制范围有限。提出了具有高升压能力的耦合型开关准Z源逆变器,并加入耦合电感来消除输入电流纹波。针对有源开关器件的控制,提出改进型空间矢量脉宽调制(SVPWM)直通调制法,通过调节开关调制数i可以以较小的直通占空比获得更高的输出电压增益。采用Simulink进行仿真实验,结果验证了新型拓扑结构和改进型调制方法的可行性以及电流纹波消除的效果。 展开更多

关键词 耦合型开关准z源逆变器 升压能力 有源开关器件 改进型SVPWM直通调制法

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基于反馈线性化鲁棒控制μ方法的准开关升压型逆变器光伏并网策略 被引量：9

15

作者 薛阳 李华郁 +2 位作者 阚东跃 时宇飞 陈明超 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期47-52,共6页

与Z源逆变器相比,准开关升压型逆变器降低了电路体积及成本,更适用于光伏并网系统。将光伏并网系统中的不确定性考虑在内,提出一种基于反馈线性化鲁棒控制μ方法的准开关升压型逆变器光伏并网策略。利用反馈线性化方法建立准开关升压型... 与Z源逆变器相比,准开关升压型逆变器降低了电路体积及成本,更适用于光伏并网系统。将光伏并网系统中的不确定性考虑在内,提出一种基于反馈线性化鲁棒控制μ方法的准开关升压型逆变器光伏并网策略。利用反馈线性化方法建立准开关升压型逆变器逆变侧的仿射线性数学模型,并采用μ方法设计控制器K。仿真结果表明,在外界条件变化时,具有较好的动态性能,能够迅速恢复稳态,且始终保持着较高的功率因数;在参数变化时,对并网质量影响较小。 展开更多

关键词 光伏系统 并网 z源逆变器 准开关升压型逆变器 鲁棒控制 反馈线性化 Μ综合

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矿用电动车混合储能系统Z源逆变器电流控制 被引量：4

16

作者 吴震 陈靖 党娇 《工矿自动化》 北大核心 2019年第9期92-98,共7页

针对应用于矿用电动车混合储能系统的传统Z源逆变器或单开关电感Z源逆变器存在电压增益、功率密度和转换效率均不高的问题,提出了一种新型Z源逆变器。该逆变器采用基于阵列式磁集成技术的模块化开关耦合电感单元替代传统Z源逆变器的电感... 针对应用于矿用电动车混合储能系统的传统Z源逆变器或单开关电感Z源逆变器存在电压增益、功率密度和转换效率均不高的问题,提出了一种新型Z源逆变器。该逆变器采用基于阵列式磁集成技术的模块化开关耦合电感单元替代传统Z源逆变器的电感,提高功率密度和电压增益,并通过引入辅助软开关支路实现功率器件零电压开关,提高转换效率。对基于新型Z源逆变器的混合储能系统进行了建模,通过分析极点,发现引起系统振荡的1对共轭极点及系统振荡处频率,结合模型进行了电流控制器参数设计,推导出电流控制器比例和积分参数的设计准则。仿真与实验结果验证了该电流控制器设计准则的正确性。 展开更多

关键词 矿用电动车 混合储能系统 z源逆变器 电流控制 开关耦合电感 阵列式磁集成 软开关

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基于两步预测的光伏并网SL-qZSI的模型预测控制 被引量：4

17

作者 赵峰 王卓 高锋阳 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期118-124,共7页

为了受控变量追踪指令值更加准确,避免调制带来的开关损耗增大等问题,针对三相光伏并网开关电感型准Z源逆变器,提出一种基于两步预测的多变量模型预测控制。该控制策略通过两步预测代替一步预测,对并网电流、电容电压和电感电流进行多... 为了受控变量追踪指令值更加准确,避免调制带来的开关损耗增大等问题,针对三相光伏并网开关电感型准Z源逆变器,提出一种基于两步预测的多变量模型预测控制。该控制策略通过两步预测代替一步预测,对并网电流、电容电压和电感电流进行多变量预测控制,可消除延迟时间,从而减小受控变量的振荡。最后通过Matlab/Simulink仿真,验证该控制策略在光照波动时并网运行过程中具有良好的控制性能和可行性。仿真结果也证明了相比一步预测,该控制策略所采用的两步预测减小了并网电流、电容电压和电感电流的振荡,使得它们跟踪各自指令值更加准确,还有减小总谐波畸变率的优点。 展开更多

关键词 模型预测控制 电力逆变器 最大功率点追踪 光伏并网 开关电感型准z源逆变器

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光伏离网型SL-qZSI多目标优化排序模型预测控制 被引量：1

18

作者 吕哲 罗韡 潘永久 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期475-481,共7页

开关电感型准Z源逆变器能提高光伏发电系统的可靠性和能量转换效率,其有限集模型预测控制(FCS-MPC)存在多个控制变量,权重系数调整困难,提出一种基于多目标优化排序的光伏离网型开关电感型准Z源逆变器模型预测控制策略。首先根据电感电... 开关电感型准Z源逆变器能提高光伏发电系统的可靠性和能量转换效率,其有限集模型预测控制(FCS-MPC)存在多个控制变量,权重系数调整困难,提出一种基于多目标优化排序的光伏离网型开关电感型准Z源逆变器模型预测控制策略。首先根据电感电流的预测值来判断下一个控制周期的状态,若为非直通状态时,分别计算负载电流和电容电压的代价函数,并将其按照从小到大的顺序进行排序,再将这两个排序值进行相加得到排序和,最小的排序和所对应的开关状态将被应用到逆变器的下一周期的开关状态,有效消除了传统FCS-MPC策略的权重系数。仿真分析和实验结果表明,所提控制策略具有良好的稳态特性和动态特性。 展开更多

关键词 光伏发电 开关电感型准z源逆变器 模型预测控制 权重系数 多目标优化排序

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