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不平衡电网条件下模块化多电平矩阵变换器的无差拍模型预测控制
Deadbeat Model Predictive Control for Modular Multilevel Matrix Converter Under Unbalanced Grid Conditions
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年10月
模块化多电平矩阵变换器（M3C）是一种用于直接连接两个三相交流系统的功率变换器，具有模块化、可扩展性和高冗余性等优点。传统有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）在M3C控制中表现出快速的动态响应。然而，其不规则的脉冲模式会导致开关频率不固定且纹波较大。本文提出了一种用于M3C的无差拍模型预测控制（DB - MPC）算法，在保留FCS - MPC快速性的同时，实现固定的开关频率、降低电流谐波含量并减轻计算负担。基于所提出的DB - MPC，提出了一种M3C在电网不平衡条件下的控制策略。该策略...
解读: 从阳光电源的业务角度分析，模块化多电平矩阵变换器（M3C）技术及其无差拍模型预测控制策略具有重要的战略价值。该技术能够直接连接两个三相交流系统，这与我们在大规模储能系统、风光储一体化项目以及柔性输电领域的应用场景高度契合。 论文提出的DB-MPC算法解决了传统有限集模型预测控制开关频率不固定、电流...
基于脉冲模式优化辅助的模型预测控制用于碳化硅永磁同步电机驱动以同时降低共模和差模电压
Pulse Pattern Optimization-Assisted MPC for SiC-Based PMSM Drives to Reduce Both Common-Mode and Differential-Model Voltages
Chenwei Ma · Yunqiang Wu · Wensheng Song · Jiayao Li 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
随着碳化硅（SiC）功率器件在永磁同步电机（PMSM）驱动系统中的应用，电机侧的电压过冲问题变得更加突出。在模型预测控制（MPC）框架内，一些策略已考虑降低共模电压（CMV）。然而，基于模型预测控制的碳化硅永磁同步电机驱动系统的差模电压（DMV）降低问题尚未得到充分研究。因此，本文提出一种改进的模型预测控制方法，用于同时降低基于碳化硅的永磁同步电机驱动系统的共模电压和差模电压。为避免额外的硬件配置，本研究从电压矢量脉冲模式优化的角度入手。在所提出的方法中，根据调制指数设计了两组脉冲模式，充分考虑...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对碳化硅（SiC）功率器件在永磁同步电机驱动系统中的模型预测控制（MPC）优化技术具有重要的应用价值和战略意义。 在技术层面，该研究同时解决共模电压（CMV）和差模电压（DMV）过冲问题，这与我司在光伏逆变器、储能变流器及新能源汽车驱动系统中面临的核心挑战高度契合。...
基于长时域FCS-MPC训练的一维卷积神经网络用于FPGA平台电力电子变换器控制——以Si/SiC混合变换器为例
Long-Horizon FCS-MPC Trained 1-D Convolution Neural Networks for FPGA-Based Power-Electronic Converter Control With a Si/SiC Hybrid Converter Case Study
Ning Li · Hao Yu · Stephen Finney · Paul D. Judge · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年2月
传统的电力电子长时域有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）在实时实现方面存在两个主要问题：1）计算负担和延迟；2）对现场可编程门阵列（FPGA）等实时平台的硬件资源要求较高。为解决这些问题，研究人员提出利用模型预测控制结果作为离线训练数据来训练人工神经网络（ANN），并将其应用于实时控制器中，以替代原有的模型预测控制模型。通过这种方式，人工神经网络减轻了在线计算负担和对硬件资源的需求。本文提出了一种基于FPGA的用于长时域FCS - MPC的一维卷积神经网络（CNN）。为进一步简化网络模型...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于FPGA的一维卷积神经网络（CNN）控制技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术通过机器学习方法解决了长时域有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）在功率电子变换器中的实时实现难题，这与我们在光伏逆变器、储能变流器等产品中面临的控制性能优化需求高度契合。 技...
基于Delta型级联H桥变换器的梯次利用电池储能系统SOC平衡双阶段MPC
Dual-Stage MPC for SoC Balancing in Second-Life Battery Energy Storage Systems Based on Delta-Connected Cascaded H-Bridge Converters
Pablo Poblete · Rodrigo H. Cuzmar · Ricardo P. Aguilera · Javier Pereda 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
利用退役电池（SLBs）构建电池储能系统（BESSs）可产生显著的环境和经济效益。级联 H 桥（CHB）变流器已成为将退役电池集成到电网中的理想选择，它能够高效且低成本地实现其子模块（SMs）间的不平衡功率分配。然而，退役电池之间的容量差异给控制系统带来了进一步的挑战，即既要满足电池储能系统的功率约束，又要平衡退役电池的荷电状态（SoC）。本文提出了一种双级模型预测控制（DS - MPC）策略，用于通过三角形连接的级联 H 桥（DCHB）变流器来平衡退役电池的荷电状态。所提出的双级模型预测控制策...
解读: 从阳光电源储能系统业务角度分析，该论文提出的基于三角形连接级联H桥变换器的双阶段模型预测控制技术，为退役电池梯次利用储能系统提供了创新性解决方案，与公司"储能+光伏"战略高度契合。 该技术的核心价值在于通过双阶段MPC算法实现不同容量退役电池的SoC精确平衡，这直接解决了梯次利用储能系统面临的关键...
固定开关频率模型预测控制在构网型逆变器中的应用
Fixed Switching Frequency Model Predictive Control for Grid-Forming Inverters
Fernanda Carnielutti · Tiago Davi Curi Busarello · Ênio Costa Resende · Qudrat Ullah 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年2月
本文针对微电网中的构网型逆变器（GFIs）提出了一种固定开关频率模型预测控制（FSF - MPC）方法。通过所提出的FSF - MPC实现内部电压和电流环控制，而一次控制则由外部下垂控制器和PQ控制器组成。这种PQ控制可实现更好的稳态响应并增强功率管理能力。以一个配备50 kVA构网型逆变器（带有输出LC滤波器）和不同负载的交流微电网为例，展示了所提出的FSF - MPC在并网和孤岛模式下的性能。该微电网在硬件在环（HIL）设备中实现，并针对并网和孤岛模式进行了HIL案例研究，考虑了负载和参数变...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文提出的固定开关频率模型预测控制（FSF-MPC）技术对构网型逆变器的控制策略具有重要参考价值。随着公司在光储一体化微电网和独立储能系统领域的深入布局，构网型逆变器技术已成为提升系统稳定性和电能质量的核心竞争力。 该技术的核心价值体现在多个维度。首先，FSF-MPC结...
三相NPC功率变换器的扩展周期控制方法FCS-MPC
Extended Period Control Approach FCS-MPC for Three Phase NPC Power Converters
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）在固定采样周期内选择一个电压矢量状态，无需使用调制器。因此，传统的FCS - MPC实现方式呈现出可变的开关频率。用于两电平三相逆变器的周期控制方法（PCA - FCS - MPC）无需调制环节即可有效控制开关频率。然而，由于需要同步每相桥臂中所有功率半导体的换相，将其应用于三电平三相逆变器并不容易。本文提出了一种在三相三电平中性点钳位电压源逆变器（NPC - VSI）中实现该策略的新方法，称为直接分组法，该方法对PCA方法进行了改进，使其能够在NPC...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平NPC变流器的扩展周期控制FCS-MPC技术具有重要的应用价值。三电平中点钳位型（NPC）拓扑是我司大功率光伏逆变器和储能变流器的核心架构，该技术直接契合我们在1500V及以上系统、大型地面电站和工商业储能领域的产品需求。 该技术的核心突破在于解决了传统有限...
基于模型预测控制的多端直流输电连接海上风电场协调控制策略
Coordination Control Strategy of MTDC Connected Offshore Wind Farms Based on Model Predictive Control
Mingcheng Lyu · Sheng Huang · Guan Bai · Luobin Wang 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
本文提出一种基于模型预测控制（MPC）的电压源换流器多端直流（VSC-MTDC）连接海上风电场的协调控制策略。首先，设计MPC-based风电机组控制策略，优化有功与无功功率控制，抑制疲劳载荷并维持机端电压。其次，提出MPC-based自适应下垂控制，用于跟踪风电场侧换流器功率，降低直流网络损耗或实现电网侧换流器功率分配，并通过降阶处理高阶项分析其稳定性。最后，基于包含多个风电场及换流器的系统模型实现多目标优化。在MATLAB/Simulink中搭建含3个风电场、3个风电场侧换流器和2个电网侧换...
解读: 该研究提出的MPC协调控制策略对阳光电源的储能和光伏产品线具有重要参考价值。MPC-based自适应下垂控制可优化应用于ST系列储能变流器的功率分配和电压调节,提升PowerTitan大型储能系统的并网性能。其多目标优化方法可用于SG系列光伏逆变器的MPPT和电网支撑功能优化,特别是在大型光储项目中...
基于模型预测控制的多输出无线电能传输系统设计与验证
Design and Validation of a Multioutput Wireless Power Transfer System Using MPC Controller
Zhenxing Ye · Ka Wai Eric Cheng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文提出了一种结合卡尔曼滤波与模型预测控制（MPC）的新型算法，旨在实现自动导引车（AGV）多输出无线电能传输（WPT）系统的稳定输出。该方法有效解决了传统WPT系统在负载波动和环境干扰下输出不稳定的问题，显著提升了系统的效率与可靠性。
解读: 该技术主要涉及无线电能传输及MPC控制算法，与阳光电源现有的电动汽车充电桩业务具有一定的技术关联性。虽然目前阳光电源充电桩以有线快充为主，但随着工业物流自动化及AGV应用场景的扩展，无线充电技术可作为未来充电解决方案的储备方向。MPC算法在处理多输出、动态负载环境下的鲁棒性优势，也可迁移至阳光电源的...
基于几何约束的双永磁同步电机系统预测位置同步控制
Predictive Position Synchronization Control of Dual Permanent Magnet Synchronous Motor System Based on Geometric Constraints
Xiuyun Zhang · Zhiwei Sun · Jianyu Chen · Zhibiao Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
针对传统多电机系统中同步误差累积、动态响应不匹配及精度与计算复杂度之间的权衡问题，本文提出了一种基于几何约束的双永磁同步电机预测位置同步控制策略。该方法有效解决了模型预测控制（MPC）中受约束数值求解带来的计算挑战，提升了多电机系统的同步控制性能。
解读: 该文献聚焦于电机控制算法的优化，特别是针对多电机协同控制中的计算复杂度与同步精度问题。虽然阳光电源的核心业务集中在光伏逆变器、储能PCS及风电变流器，而非直接的工业伺服电机控制，但该研究中的“模型预测控制（MPC）”及“计算复杂度优化”思路对阳光电源的功率变换控制具有参考价值。在风电变流器或未来大型...
面向永磁同步电机驱动的计算高效多速率连续控制集模型预测控制
Computationally Efficient Multirate Continuous Control Set Model Predictive Control With Fast Response for PMSM Drives
Xuesong Wu · Cheng Xue · Bowei Li · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种多速率连续控制集模型预测控制（CCS-MPC）方案，通过在多个子周期内同时优化控制动作，实现了更高的开关频率。针对传统方案在电压受限时需进行输出缩放的问题，本文优化了约束处理过程，在保证计算效率的同时提升了电机驱动系统的动态响应性能。
解读: 该研究提出的多速率CCS-MPC算法在提升控制带宽和动态响应方面具有显著优势。对于阳光电源而言，该技术可应用于风电变流器及电动汽车充电桩的电机驱动控制模块。通过优化模型预测控制的计算效率，可以在不增加硬件成本的前提下，进一步提升变流器在复杂工况下的输出波形质量与动态跟踪性能。建议研发团队关注该算法在...
用于模块化多电平变换器的分组排序优化模型预测控制以降低计算负载
Grouping-Sorting-Optimized Model Predictive Control for Modular Multilevel Converter With Reduced Computational Load
Pu Liu · Yue Wang · Wulong Cong · Wanjun Lei · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
模块化多电平变换器（MMC）凭借高效率、低谐波和高可扩展性，广泛应用于高压直流输电。模型预测控制（MPC）虽具备快速动态响应优势，但计算负担重。本文提出一种分组排序优化算法，在保证多变量协同控制的同时，显著降低了MMC系统的计算开销。
解读: 该技术对阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。随着光伏与储能系统向更高电压等级和更复杂拓扑演进，MMC技术在大型储能PCS及高压并网场景的应用潜力巨大。该优化算法能有效降低控制器（DSP/FPGA）的计算压力，提升系统响应速度与稳定性。建议研发团队关注该...
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
Chenghao Liu · Jien Ma · Xing Liu · Lin Qiu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
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。
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...
基于耦合半经验电-热与老化模型的电池老化感知自适应模型预测控制
Battery aging-aware adaptive model predictive control based on coupled semi-empirical electro-thermal and aging models
Xabier Dorronsoro · Ricardode Castro · Jorge Varela Barrerasc · Erik Garayalde 等5人 · Applied Energy · 2025年12月 · Vol.401
摘要 本文提出了一种考虑老化速率的非线性模型预测控制（MPC）策略，用于电池储能系统，该策略集成了一种经过实验验证的半经验性电-热与退化耦合模型，能够同时考虑日历老化和循环老化因素，而这些因素在传统的能量管理方法中常常被忽略。本文的一个关键贡献是引入了一种自适应加权方法，该方法根据电池的老化状态——主要由时间依赖性退化因素驱动——动态调整MPC代价函数中的权重。这种自适应机制改善了不同预测时间范围内的控制决策，与标准MPC相比，分别使电池退化程度和总运行成本最高降低了262.7%和44.51%。
解读: 该电池老化自适应MPC技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要应用价值。通过集成电热耦合与老化模型,动态调整控制权重,可使储能系统在全生命周期内优化充放电策略,降低电池退化率达262.7%。该方法可融入阳光电源iSolarCloud平台的预测性维护模块,结合GFM/GFL控...
电力电子多步有限控制集模型预测控制性能研究
Performance of Multistep Finite Control Set Model Predictive Control for Power Electronics
Tobias Geyer · Daniel E. Quevedo · IEEE Transactions on Power Electronics · 2015年3月
本文评估了具有参考跟踪和长预测时域的直接模型预测控制（MPC）性能。以电压源逆变器驱动系统为例，利用改进的球形解码算法高效解决了长时域MPC的优化问题，旨在提升电力电子系统的动态响应与控制精度。
解读: 模型预测控制（MPC）是提升阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能变流器（PCS）动态性能的核心技术之一。长预测时域MPC能显著改善逆变器在弱电网下的电流跟踪精度和抗扰能力。建议研发团队关注文中提到的改进型球形解码算法，以降低高采样频率下的计算负担，从而在现有DSP/FPGA平台上实现更复杂...
功率变换器的模型预测直接斜率控制
Model Predictive Direct Slope Control for Power Converters
Baljit S. Riar · James Scoltock · Udaya K. Madawala · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
模型预测控制（MPC）因其直观、灵活且易于实现，在电力电子领域广受欢迎。传统MPC通常局限于单步预测，而多步预测仍是当前研究热点。本文提出了一种新型模型预测直接斜率控制方案，旨在优化功率变换器的动态响应与稳态性能。
解读: 该研究提出的多步模型预测控制（MPC）技术对阳光电源的核心产品线具有显著的优化潜力。在组串式及集中式光伏逆变器中，先进的MPC算法能有效提升系统在复杂电网环境下的动态响应速度和稳态精度，尤其是在弱电网接入场景下，能显著改善电流质量。对于PowerTitan等储能变流器（PCS），该技术有助于实现更精...
具有增强稳态性能和稳定性的模块化多电平变换器无差拍预测电流控制
Deadbeat Predictive Current Control for Modular Multilevel Converters With Enhanced Steady-State Performance and Stability
Jinyu Wang · Yi Tang · Pengfeng Lin · Xiong Liu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
模型预测控制（MPC）因其快速动态响应和多目标控制能力被广泛应用于模块化多电平变换器（MMC）。然而，MPC存在计算复杂度高、开关频率可变、稳态性能差及权重因子选择困难等问题。本文提出了一种无差拍预测控制策略，旨在优化MMC的控制性能与系统稳定性。
解读: MMC技术是高压大功率并网及柔性直流输电的关键，与阳光电源的集中式逆变器及大型储能系统（如PowerTitan系列）的功率变换架构密切相关。该文提出的无差拍预测控制策略有效解决了传统MPC开关频率抖动和权重因子难以整定的痛点，有助于提升阳光电源大型储能PCS及高压光伏逆变器在复杂电网环境下的电流控制...
一种用于多电平逆变器的高性能预测控制新方法
A Novel High-Performance Predictive Control Formulation for Multilevel Inverters
Zhituo Ni · Ahmed Abuelnaga · Mehdi Narimani · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文提出了一种具有长预测时域的高性能预测控制策略，旨在提升多电平逆变器的控制性能。有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）因其动态响应快、多目标优化能力强且无需PI调节器和PWM调制器等优势，在电力变换器领域备受关注。
解读: 该研究提出的长预测时域FCS-MPC算法，对阳光电源的核心产品线具有显著的技术赋能价值。在大型集中式光伏逆变器及PowerTitan系列储能变流器中，多电平拓扑（如三电平/五电平）已广泛应用，该算法能有效解决传统MPC计算量大与动态性能之间的矛盾，显著提升系统在复杂电网环境下的暂态响应速度和多目标控...
一种基于功率派生虚拟阻抗与混合PI-MPC下垂控制的改进型暂态与稳态功率分配方案
A Power-Derived Virtual Impedance Scheme With Hybrid PI-MPC Based Grid Forming Control for Improved Transient and Steady State Power Sharing
Imran Khan · A. S. Vijay · Suryanarayana Doolla · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月
随着逆变型电源渗透率的提升，提升传统发电逆变器功能并充分挖掘其潜力而不牺牲电能质量具有重要意义。本文提出一种新型自适应功率派生虚拟阻抗（PDVI）方案，结合混合比例积分-模型预测控制（PI-MPC）实现电网形成控制，确保分布式电源间精确的有功与无功功率分配。该方法在暂态和稳态下均能有效改善基波及非基波（谐波与不平衡）负载功率分配性能，无需在谐振频率处整定多个比例谐振控制器。所提PDVI策略结构简单、无需通信，且不依赖线路参数或网络结构。混合PI-MPC控制具备快速动态响应能力，并显著降低总谐波畸...
解读: 该混合PI-MPC构网控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。所提功率派生虚拟阻抗方案可直接应用于多机并联储能系统，实现无通信条件下的精确功率分配，解决阳光电源储能集群在弱电网环境下的协调控制难题。混合PI-MPC控制架构相比传统多谐振控制器显著简化参...
基于模型预测控制的电动汽车感应电机弱磁控制
MPC-Based Flux Weakening Control for Induction Motor Drive With DTC for Electric Vehicles
Baris Cavus · Mustafa Aktas · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
本文针对电动汽车感应电机在额定转速以上运行的需求，提出了一种基于模型预测控制（MPC）的直接转矩控制（DTC）弱磁策略。该方法有效提升了电机在高转速区域的动态响应性能与控制精度，优化了电动汽车驱动系统的运行效率。
解读: 该技术主要应用于电动汽车驱动领域，与阳光电源的电动汽车充电桩及电驱系统业务高度相关。MPC算法在电机驱动中的应用，能够显著提升电机在高转速下的转矩响应和效率，这对优化电动汽车动力总成性能至关重要。建议研发团队关注该MPC策略在车载电机控制器中的嵌入式实现，通过提升控制算法的计算效率，进一步降低驱动系...
直接感应电能传输系统前端模型预测控制的对比研究
Comparative Studies of Front-End Model Predictive Control for Direct Inductive Power Transfer Systems
Huiwen Xiao · Yun Yang · Kaiyuan Wang · Jiayang Wu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年10月
本文针对直接感应电能传输（IPT）系统，提出了两种发射端模型预测控制策略：基于模型预测的移相控制（MPPC）和频率控制（MPFC）。实验验证表明，与传统的比例积分（PI）控制相比，这两种MPC策略在动态响应性能上具有显著优势，且无需昂贵的传感器。
解读: 该研究提出的模型预测控制（MPC）策略在提升变换器动态响应方面具有显著优势。对于阳光电源而言，该技术可探索应用于电动汽车充电桩的无线充电模块，或优化储能变流器（PCS）在复杂工况下的功率调节性能。虽然目前IPT技术在光伏和储能领域应用较少，但MPC算法在提升系统控制精度和响应速度方面的潜力，可借鉴并...
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