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永磁同步牵引电机全速域双模式模型预测控制策略
Full-Speed-Range Dual-Mode Model Predictive Control Strategy for Permanent Magnet Synchronous Traction Motors
孙振耀徐帅任冠州马光同池茂儒 · 中国电机工程学报 · 2025年1月 · Vol.45
有限集模型预测控制因其多目标多约束特性及优良动态性能，在大功率牵引传动中备受关注。针对轨道车辆牵引电机调速范围宽、高速弱磁区需最大化直流母线电压利用率的问题，传统方法在过调制下电流跟踪性能下降，难以实现方波运行。为此，提出一种双模式模型预测控制策略：在线性速域采用单步长预测控制，在高速弱磁域引入多步长预测，基于电流轨迹平均值构建目标函数以确定最优换流时刻；结合双滞环结构实现模式平滑切换，并建立前馈弱磁控制模型生成参考电流。实验结果验证了该策略在稳态与暂态下的有效性。
解读: 该双模式模型预测控制策略对阳光电源电机驱动产品线具有重要应用价值。其全速域控制思想可直接应用于新能源汽车电机控制器和充电桩功率模块：单步长预测保证常规工况动态响应，多步长预测实现过调制区电压利用率最大化，解决弱磁区控制难题。该策略的双滞环平滑切换机制可借鉴到ST储能变流器的GFM/GFL双模式切换中...
LCL滤波并网变换器的鲁棒准预测控制
Robust Quasi-Predictive Control of LCL-Filtered Grid Converters
Tomislav Dragicevic · Changming Zheng · Jose Rodriguez · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年2月
本文提出了一种用于LCL滤波并网电压源变换器（VSC）的新型控制策略。该策略通过级联比例谐振（PR）控制器与有限集模型预测控制器（FS-MPC）实现：PR控制器负责调节电网侧电流，FS-MPC负责控制滤波器电容电压及实现谐振的有源阻尼。该方法有效提升了并网系统的鲁棒性与动态性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器产品线具有重要参考价值。LCL滤波器是目前大功率并网逆变器的主流拓扑，但其谐振抑制一直是控制难点。本文提出的PR与FS-MPC级联控制方案，既保留了PR控制器在稳态精度上的优势，又利用MPC在动态响应和多目标约束方面的灵活性，能显著提升逆变器在弱电网环境下的...
永磁同步电机有限集模型预测转矩控制方案的比较
A Comparison on Finite-Set Model Predictive Torque Control Schemes for PMSMs
Omar Sandre-Hernandez · Jose Rangel-Magdaleno · Roberto Morales-Caporal · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年10月
本文对比了四种用于永磁同步电机（PMSM）的预测转矩控制方案。重点分析了有限集模型预测控制（FS-MPC），该方法通过评估和最小化逆变器所有可能电压空间矢量（VSV）的代价函数，从而选择最优开关状态。
解读: 该文献研究的FS-MPC控制算法在电机驱动领域具有高性能优势，对阳光电源的电动汽车充电桩（电机驱动模块）及风电变流器产品线具有参考价值。在风电变流器中，预测控制可提升发电机侧的动态响应速度和转矩控制精度。建议研发团队评估FS-MPC在计算资源消耗与动态性能之间的平衡，探索将其应用于高性能风电变流器或...
面向变磁通记忆电机的有限集模型预测电流控制及其三层优化策略
Finite Set Model Predictive Current Control for Variable Flux Memory Machine With a Novel Three-Layer Optimization Strategy
Xing Liu · Hui Yang · Heyun Lin · Feng Yu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
变磁通记忆电机（VFMM）因其磁通可调特性，在宽调速应用中极具潜力。由于其电磁参数随工况变化，对电流控制器的鲁棒性要求极高。本文提出了一种改进的有限集模型预测电流控制（FS-MPC）策略，通过三层优化设计，有效提升了电机在复杂工况下的控制性能与鲁棒性。
解读: 该研究聚焦于电机控制算法的鲁棒性优化，虽主要针对变磁通记忆电机，但其提出的“有限集模型预测控制（FS-MPC）”及“三层优化策略”在控制理论上具有通用性。对于阳光电源而言，该算法思路可借鉴于风电变流器或储能PCS的电机/发电机侧控制，特别是在提升复杂电网环境下的电流响应速度与鲁棒性方面具有参考价值。...
LC滤波电压源逆变器的无电流传感器有限集模型预测控制
Current-Sensorless Finite-Set Model Predictive Control for LC-Filtered Voltage Source Inverters
Changming Zheng · Tomislav Dragicevic · Frede Blaabjerg · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年1月
针对LC滤波电压源逆变器（VSI）中传统有限集模型预测控制（FS-MPC）依赖多传感器测量导致系统复杂度和成本增加的问题，本文提出了一种新型无电流传感器FS-MPC方案。该方案通过观测器技术减少了对电感电流和负载电流传感器的需求，有效降低了硬件成本并提升了系统可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高的应用价值。在组串式光伏逆变器和储能变流器（PCS）中，传感器数量的减少不仅能显著降低BOM成本，还能提升系统在极端环境下的可靠性。通过无电流传感器控制算法，可以优化PowerTitan等储能系统的控制架构，减少硬件冗余。建议研发团队评估该观测器在弱电网环境下的鲁棒...
基于并联三相并联型有源电力滤波器的电网谐波电流校正
Grid Harmonic Current Correction Based on Parallel Three-Phase Shunt Active Power Filter
Laysa Lucia Desouza · Nady Rocha · Darlan Alexandria Fernandes · Reuben Palmer Rezende De Sousa 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
本文提出了一种应用于并联三相并联型有源电力滤波器（SAPF）的有限集模型预测控制（FS-MPC）策略。该系统共享直流母线，通过离散时间模型预测电网电流、环流及偏移电流。研究重点在于解决多逆变器并联带来的环流抑制及谐波补偿问题，以提升电网电能质量。
解读: 该研究采用的FS-MPC控制策略在处理多逆变器并联系统中的环流抑制方面具有显著优势，与阳光电源的组串式逆变器阵列并网及PowerTitan储能系统中的多PCS并联架构高度契合。在大型地面光伏电站或储能电站中，多机并联带来的环流和电网谐波问题是影响系统稳定性的关键。建议研发团队关注该算法在降低计算复杂...
用于五电平嵌套中点钳位逆变器全频运行的简化有限集模型预测控制
Simplified Finite-Set Model Predictive Control for Full-Frequency Operation of Five-Level Nested Neutral-Point-Clamped Inverters
Qingle Sun · Zifan Lin · Zhifu Wang · Herbert Ho Ching Iu 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年12月
本文提出了一种用于五电平嵌套中点钳位（5L-NNPC）逆变器的简化有限集模型预测控制（FS-MPC）算法。该算法在保证低电流谐波和全频运行性能的同时，显著降低了计算负担并简化了权重因子的整定过程，提升了复杂多电平拓扑的控制效率。
解读: 该研究针对多电平拓扑的控制优化，对阳光电源的高功率密度组串式逆变器及大型集中式逆变器具有重要参考价值。5L-NNPC拓扑能有效降低功率器件的电压应力，提升系统效率。该简化FS-MPC算法通过降低计算复杂度，有助于在现有DSP/FPGA硬件平台上实现更复杂的控制策略，提升逆变器在弱电网环境下的电能质量...
一种用于感应电机有限集模型预测控制的改进抗扰动鲁棒转矩与磁链预测模型
A Robust Torque and Flux Prediction Model by a Modified Disturbance Rejection Method for Finite-Set Model-Predictive Control of Induction Motor
Mahdi S. Mousavi · S. Alireza Davari · Vahab Nekoukar · Cristian Garcia 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年8月
针对模型预测控制（MPC）中模型参数敏感性问题，本文提出了一种改进的扩展状态观测器（ESO）抗扰动方法。该方法解决了将扰动观测值应用于有限集MPC时的挑战，通过改进的扰动抑制策略，增强了感应电机转矩与磁链预测的鲁棒性，有效提升了控制系统的动态性能与抗干扰能力。
解读: 该技术对阳光电源的电机驱动类业务（如风电变流器）及部分高性能逆变控制算法具有重要参考价值。有限集模型预测控制（FCS-MPC）在风电变流器中能有效提升动态响应速度，而文中提出的改进ESO抗扰动方法，能显著增强变流器在弱电网或参数摄动环境下的鲁棒性。建议研发团队将其引入风电变流器及大功率储能变流器（P...
基于虚拟中压矢量和无权重因子的三电平中性点钳位逆变器有限集模型预测控制
Finite-Set Model Predictive Control With Virtual Medium Voltage Vectors and Eliminated Weighting Factors for 3L-NPC Inverters
Qingle Sun · Zifan Lin · Zhifu Wang · Herbert Ho Ching Iu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
摘要：为提高有限集模型预测控制（FS - MPC）的系统性能，研究了离散空间矢量调制（DSVM）和权重因子消除方法。然而，现有的基于DSVM且无权重因子的三电平逆变器FS - MPC存在计算负担重、算法灵活性低以及工作范围大幅缩小等问题。为解决这些问题，本文提出了一种基于虚拟中压矢量（MVV）的新型基于DSVM的FS - MPC方法，该方法大大降低了电流谐波和计算负担，实现了DSVM中时间间隔数量的灵活调整，消除了权重因子，同时在全工作频率范围和负载条件下确保了中性点电压（NPV）的平衡。引入的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对三电平中点钳位型（3L-NPC）逆变器的有限集模型预测控制技术具有重要的应用价值。3L-NPC拓扑是我司中高功率光伏逆变器和储能变流器的核心架构，该技术通过引入虚拟中电压矢量和消除权重因子，直接解决了当前产品面临的关键技术痛点。 技术价值方面，该算法显著降低了电流...
基于强化学习的电力电子变换器预测控制
Reinforcement Learning-Based Predictive Control for Power Electronic Converters
Yihao Wan · Qianwen Xu · Tomislav Dragičević · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年10月
有限集模型预测控制（FS - MPC）似乎是一种很有前景且有效的电力电子变换器控制方法。传统的有限集模型预测控制存在权重因子选择耗时的问题，这会显著影响控制性能。有限集模型预测控制面临的另一个持续挑战是，要获得理想的控制性能，它依赖于预测模型。为克服上述问题，我们提议将强化学习（RL）应用于电力变换器的有限集模型预测控制。首先，采用强化学习算法对有限集模型预测控制进行自动权重因子设计，旨在最小化总谐波失真（THD）或降低平均开关频率。此外，通过用预测算法的成本函数为强化学习智能体制定激励机制，该...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项基于强化学习的预测控制技术对我们的核心产品线具有重要战略价值。该技术针对有限集模型预测控制（FS-MPC）的两大痛点提出了创新解决方案，这与我们在光伏逆变器和储能变流器领域追求高效率、高可靠性的目标高度契合。 在实际应用层面，该技术的自动权重因子设计功能可显著缩短我们...
基于分割成本函数的单视界有限集模型预测控制的升压变换器及负载电流估计
Split Cost Function-Based Single-Horizon Finite-Set Model Predictive Control for Boost Converter With Loading Current Estimation
Fatemeh Rezayof Tatari · Hamed Bizhani · Grzegorz Iwanski · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
提出一种鲁棒的单视界有限集模型预测控制FS-MPC方法用于控制升压变换器输出电压。与通过扩展预测视界解决变换器非最小相位NMP行为的长视界FS-MPC方法不同（从而增加计算量），所提方法通过将电感电流调节纳入成本函数来确保稳定电压调节。为此基于输入-输出功率平衡理论计算期望电感电流。与需要额外传感器测量负载电流的近期研究不同，本文开发了负载电流估计方法以消除额外电流传感器需求，从而增强所提FS-MPC方法的鲁棒性。传统FS-MPC用于直接电压调节时通常缺少的过流保护也纳入所提方法。传统成本函数也...
解读: 该升压变换器MPC研究对阳光电源DC-DC变换器控制优化有重要参考价值。单视界FS-MPC通过分割成本函数解决NMP行为同时减少84%计算负担的技术路线与阳光ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的嵌入式控制器算力限制高度契合。负载电流估计方法消除额外传感器降低成本可应用于阳光PowerTitan储...