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储能系统技术 储能系统 多电平 模型预测控制MPC ★ 5.0

启发式切换状态域缩减有限控制集模型预测控制在多电平电流源逆变器中的应用

Heuristic Switching State Domain Reduction Finite Control Set Model Predictive Control for Multi-Level Current Source Inverter

作者 Muyu Chen · Amer M. Y. M. Ghias · Chenggang Cui · Zhige Yuan · Xitong Niu · Vun Chan Hua Nicholas
期刊 IET Power Electronics
出版日期 2025年9月
卷/期 第 18 卷 第 1 期
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 多电平 模型预测控制MPC
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 有限控制集模型预测控制 多电平电流源逆变器 启发式域缩减策略 计算复杂度 实时应用
语言:

中文摘要

本文提出一种用于多电平电流源逆变器的有限控制集模型预测控制启发式域缩减策略,旨在解决计算复杂度问题并提升控制性能。该方法利用逆变器的结构与电气特性,将计算复杂度从指数级降低至二次阶,显著减轻控制器负担,支持更高采样频率与实时实现。仿真及硬件在环实验结果表明,所提方法在保持与传统FCS-MPC相当性能的同时,有效提升系统可扩展性,为更复杂的控制方案提供实现基础。

English Abstract

This paper introduces a heuristic domain reduction strategy for finite control set model predictive control (FCS-MPC) applied to multilevel current source inverters, addressing computational challenges while enhancing performance. By leveraging the inverter's structural and electrical characteristics, the method reduces the computational complexity from exponential to quadratic order, enabling higher sampling frequencies and real-time applicability. Simulations and hardware-in-the-loop testing confirms comparable performance to conventional FCSs, with reduced controller burden supporting more advanced control schemes.
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SunView 深度解读

该启发式域缩减FCS-MPC技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。通过将计算复杂度从指数级降至二次阶,可显著提升多电平拓扑(如三电平NPC/T-type)的控制实时性,支持更高采样频率下的精准功率调节。该方法特别适用于电流源型储能变流器的构网型GFM控制场景,能在保持动态响应性能的同时降低DSP/FPGA控制器成本。技术可直接应用于1500V高压储能系统的多目标优化控制,为实现更复杂的虚拟同步机VSG算法、不平衡补偿及谐波抑制等高级功能提供计算资源余量,提升系统可扩展性和市场竞争力。