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智能化与AI应用
★ 5.0
PE-GPT:电力电子设计的新范式
PE-GPT: A New Paradigm for Power Electronics Design
| 作者 | Fanfan Lin · Xinze Li · Weihao Lei · Juan J. Rodriguez-Andina · Josep M. Guerrero · Changyun Wen |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 智能化与AI应用 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 电力电子 PE - GPT 多模态处理 设计应用 正确性提升 |
语言:
中文摘要
大型语言模型(LLM)在推动众多行业发展方面展现出了令人振奋的潜力,但由于缺乏专业的电力电子(PE)技术知识以及处理特定电力电子数据时面临的挑战,其在电力电子领域的应用受到了阻碍。本研究提出了一种开创性的方法,用于构建专门针对电力电子设计应用的多模态大型语言模型,名为 PE - GPT。该方法包括利用从电力电子知识库中进行检索增强生成来强化 PE - GPT,并提出了一个混合框架,将大型语言模型代理与元启发式算法、模型库和仿真库相结合。这增强了其多模态处理能力,并使其能够融入现有的设计工作流程。通过两个案例研究展示了 PE - GPT 方法的应用:双有源桥(DAB)变换器的调制设计和降压变换器的电路参数设计。与人类专家相比,PE - GPT 的正确率提高了 22.2%。与其他领先的大型语言模型相比,PE - GPT 的正确率提高了 35.6%,一致性提升了 15.4%,减少了幻觉现象。硬件实验验证了 PE - GPT 在优化 DAB 变换器五自由度调制策略方面的多模态能力。此外,还讨论了 PE - GPT 在其他电力电子设计应用中的通用性以及相关的人工智能伦理问题。本研究最后勾勒了富有启发性的未来研究方向,鼓励研究人员拓展电力电子行业的边界,迈向更智能的时代。
English Abstract
Large language models (LLMs) have shown exciting potential in powering the growth of many industries, yet their adoption in the power electronics (PE) sector is hindered by a lack of specialized PE technical expertise and challenges in processing PE-specific data. This study presents a pioneering approach to establish a multimodal LLM tailored for PE design applications, named PE-GPT. The methodology involves enhancing PE-GPT with retrieval augmented generation from a PE knowledge base, and proposes a hybrid framework that integrates an LLM agent with metaheuristic algorithms, Model Zoo, and Simulation Repository. This enhances its multimodal processing capabilities and enables integration into the existing design workflow. The PE-GPT methodology is demonstrated with two case studies: modulation design of the dual-active bridge (DAB) converter and circuit parameter design of the buck converter. PE-GPT demonstrates a 22.2% increase in correctness compared to human experts. Against other leading LLMs, PE-GPT shows a 35.6% improvement in correctness and a 15.4% enhancement in consistency, reducing hallucination. Hardware experiments validate PE-GPT’s multimodal capabilities in optimizing a five-degree-of-freedom modulation strategy for the DAB converter. The generalization of PE-GPT to other PE design applications and associated AI ethical considerations are also discussed. This research concludes by outlining inspiring future research directions, encouraging researchers to expand the boundaries of the PE industry and advance toward a more intelligent era.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,PE-GPT代表了电力电子设计范式的重要突破,对公司光伏逆变器、储能变流器等核心产品的研发具有战略意义。该技术通过多模态大语言模型与元启发式算法、仿真库的深度融合,能够显著提升电力电子设计的效率和准确性,在双有源桥(DAB)变换器调制策略和Buck变换器参数设计中已展现出比人类专家高22.2%的正确率。
对于阳光电源而言,这项技术的应用价值体现在多个维度。首先,在光伏逆变器的拓扑优化和调制策略设计中,PE-GPT可加速新一代高效率产品的迭代,特别是在多电平逆变器和复杂调制算法的优化上。其次,储能系统中的双向变流器设计正是DAB等拓扑的典型应用场景,该技术可帮助实现更精细的能量管理策略。第三,面对定制化新能源解决方案的快速交付需求,PE-GPT能够缩短设计周期,降低对高级专家的依赖。
然而,技术应用仍面临挑战。当前PE-GPT的知识库构建需要大量高质量的专业数据,且其在极端工况和安全关键场景下的可靠性验证尚需时间。此外,将AI工具融入现有PDM/PLM系统的工程化实施也需要投入。
从战略机遇看,阳光电源应考虑建立企业级电力电子知识图谱,结合自身20余年的设计数据积累,开发定制化的设计助手工具。这不仅能提升内部研发效能,更可能演化为面向行业的智能设计服务平台,开辟新的商业模式。建议启动预研项目,重点关注该技术在高功率密度变换器和新型拓扑探索中的应用潜力。