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基于神经网络预测器与软演员-评论家算法的电力电子变换器预测控制方法
A Predictive Control Method Based on Neural Predictor and Soft Actor–Critic for Power Converters
| 作者 | Chenghao Liu · Jien Ma · Xing Liu · Lin Qiu · Wenjie Wu · Youtong Fang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 技术标签 | 模型预测控制MPC 强化学习 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 软强化学习 有限控制集模型预测控制 软演员 - 评论家算法 系统稳定性 方法优越性 |
语言:
中文摘要
本文着重于将软强化学习(RL)技术引入有限控制集模型预测控制(FCS - MPC)框架,以提升鲁棒性能。更确切地说,在神经预测器的基础上,开发了一个使用软演员 - 评论家算法训练的智能体,用于探索嵌入在MPC框架内的最优控制输入。同时,在训练过程中引入了基于李雅普诺夫函数的约束条件,并给出了相应的权重更新法则。此外,所提出的方法保证了集成了RL智能体的系统的稳定性。最后,仿真和实验结果均验证了该方法相较于现有FCS - MPC方法的优越性。
English Abstract
This article focuses on introducing soft reinforcement learning (RL) techniques into the finite control-set model predictive control (FCS-MPC) framework to enhance robust performance. More precisely, building upon a neural predictor, an intelligent agent trained using the soft actor–critic algorithm is developed to explore the optimal control input embedded within the MPC framework. Meanwhile, during training, a constraint based on a Lyapunov function is introduced, and a corresponding update law for the weights is provided. Furthermore, this proposed method guarantees the stability of the system integrated with the RL intelligent agent. Finally, both simulation and experimental results validate the superiority of this approach compared to the existing FCS-MPC methods.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的核心业务视角来看,这项基于软强化学习的预测控制技术具有重要的战略价值。该方法将软演员-评论家算法与有限集模型预测控制相结合,通过神经网络预测器实现智能决策,这与我们在光伏逆变器和储能变流器中广泛应用的MPC控制策略形成了技术演进路径。
对于阳光电源的产品线,该技术的核心价值体现在三个层面:首先,在光伏逆变器领域,增强的鲁棒性能可显著提升系统在电网波动、辐照度突变等复杂工况下的适应能力,这对提高发电效率和电能质量至关重要;其次,在储能系统中,基于李雅普诺夫函数的稳定性约束为大功率储能变流器的安全运行提供了理论保障,这与我们1+X模块化储能技术的高可靠性要求高度契合;第三,智能代理的自主学习能力为实现"即插即用"的多场景自适应控制开辟了新路径。
从技术成熟度评估,该方法已完成仿真和实验验证,但工业化应用仍面临挑战:神经网络模型的计算复杂度需与现有DSP/FPGA硬件平台兼容,训练数据的采集和标注需要大量实际工况积累,以及如何建立符合电力电子安全标准的训练约束机制。然而,这恰好契合阳光电源在全球200多个国家的应用数据优势和iSolarCloud平台的AI算力基础。
建议将此技术纳入前瞻性研究计划,优先在新一代组串式逆变器和液冷储能系统中开展预研,通过数字孪生平台加速算法迭代,逐步构建具有自学习能力的智能功率变换系统,巩固我们在新能源核心装备领域的技术领先地位。