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基于稳定性的强化学习控制在电力电子变换器中的应用：一种李雅普诺夫方法
Stability-Guided Reinforcement Learning Control for Power Converters: A Lyapunov Approach
Yihao Wan · Qianwen Xu · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年1月
强化学习（RL）因其处理非线性和自学习能力而在电力电子领域受到关注。合理配置下，RL智能体可通过与变换器系统交互自主学习最优控制策略。类似于传统的有限控制集模型预测控制（FCS-MPC），RL可学习最优开关策略并实现良好控制性能。然而，RL控制器改变闭环动态特性，给系统稳定性保障与评估带来挑战。为此，本文提出构造李雅普诺夫函数以引导智能体在提升控制性能的同时确保闭环稳定性，并通过推导电压控制误差收敛的紧致集量化系统的实用稳定域。最后，在实验平台上验证了所提方法的有效性，仿真与实验结果均表明该方法...
解读: 该李雅普诺夫引导的强化学习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。相比传统FCS-MPC，该方法通过李雅普诺夫函数保障闭环稳定性，同时利用RL自学习能力优化开关策略，可显著提升储能变流器在复杂工况下的动态响应和鲁棒性。技术可直接应用于构网型GFM控制器...
基于非反相升降压变换器的组串级电弧故障检测能力研究
DC Series Arc Fault Detection Capability with Non-Inverting Buck-Boost Converter for Module-Level Power Electronics Applications
SeungJin Chang · Daeseok Cha · Jeongsik Choi · Jung-Hoon Ahn 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
组件级电力电子设备可优化每块光伏面板的发电效率，但增加了其与DC-DC变换器间发生直流串联电弧故障的风险。连接器损坏或松动易引发电弧故障。传统方法多采用傅里叶变换或小波变换等频域分析技术进行检测，但其效果受系统配置影响较大。本文通过分析电弧电阻特性，结合功率调制与信号处理实现电弧故障的检测与熄灭。针对非反相升降压（NIBB）变换器的控制自由度，设计了适用于电弧与光伏特性的占空比调制策略。提出一种基于时域分析的混合算法，可有效区分正常与电弧故障状态，并在正常工况下最大化发电效率。800W样机实验验...
解读: 该非反相升降压变换器的直流电弧故障检测技术对阳光电源组件级电力电子产品具有重要应用价值。针对SG系列光伏逆变器的组串优化器和功率优化器模块，该时域混合检测算法可有效替代传统频域方法，降低系统配置依赖性，提升电弧故障识别准确率。所提占空比调制策略可集成至阳光现有MPPT算法框架，在保障安全的同时最大化...
低成本电感式电压均衡器及其自由轮网络设计
Cost-Reduced Inductor-Based Voltage Equalizers With Design of Free-Wheeling Networks for Li-Ion Battery Pack
Lei Wan · Longyun Kang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
电感式均衡器具有高功率特点，但现有方案常忽略开关驱动隔离电源的成本及电感电流续流网络的设计。本文提出两种新型电感式电压均衡器：一方面，通过二极管与MOSFET构成开关阵列，实现同侧MOSFET共源极连接，减少隔离电源数量与电路成本；另一方面，引入死区期间电感电流下降更小的续流网络，提升均衡速度与效率。文中详细阐述拓扑结构、工作原理与数学建模，基于仿真结果选定电路参数，并在均衡性能、成本与体积方面与现有方法对比。实验平台验证了所提均衡器的可行性与高性能。
解读: 该低成本电感式均衡技术对阳光电源ST系列储能系统和PowerTitan大型储能产品具有直接应用价值。通过共源极MOSFET阵列设计减少隔离电源数量，可显著降低BMS均衡模块成本，这对大规模储能系统的经济性至关重要。优化的续流网络设计提升均衡效率和速度，能够改善电池组一致性维护能力，延长储能系统寿命。...
非参数随机微分方程在风电功率超短期概率预测中的应用
Nonparametric Stochastic Differential Equations for Ultra-Short-Term Probabilistic Forecasting of Wind Power Generation
Yuqi Xu · Can Wan · Guangya Yang · Ping Ju · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年11月
超短期风电功率概率预测为电力系统实时运行提供了关键的不确定性信息。然而，风电出力的随机动态特性复杂，传统参数化模型难以准确刻画其非线性演化过程。本文提出一种基于非参数随机微分方程的建模方法，直接从历史数据中学习漂移与扩散项的结构，无需预设函数形式，有效捕捉风功率的时变统计特征与局部动态行为。实验结果表明，该方法在多个时间尺度下均能提供高精度的概率预测结果，显著提升预测可靠性。
解读: 该非参数随机微分方程预测技术对阳光电源的风电变流器和储能系统具有重要应用价值。可直接应用于ST系列储能变流器的功率调度优化和PowerTitan大型储能系统的容量配置。通过精确预测风电功率的随机波动特性,有助于提升储能系统的调峰调频性能,优化电池充放电策略。该技术还可集成到iSolarCloud平台...
基于LCL型升压变换器的光伏应用中利用频谱分析检测直流串联电弧故障能力
DC Series Arc Fault Detection Capability With Frequency Spectrum Analysis Using LCL-Type Boost Converter for PV Applications
Byungki Kim · Mina Kim · Wan Kim · Hwa-Pyeong Park · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年2月
模块级电力电子技术可实现每个光伏（PV）面板的最大发电量。然而，这增加了光伏面板与直流/直流转换器之间发生电弧故障的可能性。损坏和松动的连接器可能引发直流串联电弧故障。此前，基于光伏电流的频域分析，如傅里叶变换和小波变换，被广泛用于串联电弧故障检测。然而，根据系统配置的不同，电弧故障检测性能并不稳定。本文基于功率转换器的阻抗，通过频谱分析来研究直流串联电弧故障检测能力。从电弧故障状态的特性来看，包含LCL型滤波器的升压转换器可在频域分析中明确电弧故障状态。在考虑串联电弧故障检测和功率转换的同时，...
解读: 从阳光电源组件级电力电子产品和光伏系统安全角度分析，该论文提出的基于LCL型升压变换器的直流串联电弧故障检测技术具有重要的工程应用价值。 在组件级功率优化器（Module-Level Power Electronics）场景中，每块光伏组件配备独立DC/DC变换器虽能实现最大功率点跟踪，但确实增加...
可解释的物理深度学习模型用于架空输电线路覆冰厚度预测
Explainable Physical Deep-Learning Model for Overhead Transmission Line Icing-Thickness Prediction
Hui Hou · Yi Wan · Zhenguo Wang · Shaohua Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年7月
全球变暖导致极端天气事件频发，其中频繁发生的冰灾对电力系统的稳定性构成了重大威胁。随着预测模型复杂度的增加，必须同时确保其准确性和可解释性。因此，我们提出了一种用于架空输电线路覆冰厚度预测的可解释物理深度学习模型。首先，通过白鲸优化（BWO）方法构建了一个优化模型，该模型可使预测误差最小化。其次，将深度学习预测模型与物理模型和长短期记忆网络（LSTM）模型相结合。物理模型考虑了诸如风偏角、风荷载和冰荷载等物理定律。此外，我们使用沙普利加性解释法来阐释输入特征对输出特征及模型预测结果的影响。最后，...
解读: 该覆冰预测技术对阳光电源户外电力设备具有重要防护价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的户外部署场景，可通过集成气象传感器与物理深度学习模型，实现设备覆冰风险的提前预警，触发主动加热或功率调节策略。对于SG系列光伏逆变器，该可解释AI方法可借鉴至iSolarCloud智能运维...
基于自适应峰值电压跟踪控制的减少冗余功率处理无频闪LED驱动器
Reduced Redundant Power Processing Flicker-Free LED Driver With Adaptive Peak Voltage Tracking Control
Xueshan Liu · Kun Lei · Yujie Feng · Hongyan Wang 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年8月
单级交流供电LED驱动器存在固有的双倍工频纹波问题，易引发电流频闪。本文提出一种基于减少冗余功率处理（R2P2）原理的无频闪LED驱动器，采用自适应峰值电压跟踪（APVT）控制策略，结合单级功率因数校正（PFC）电路与III型R²P²纹波抵消电路（RCC）。相比传统平均电压控制，APVT控制拓宽了LED负载的工作电压范围，进一步降低RCC单元的处理功率，使其更接近系统纹波功率，从而提升整体效率。实验搭建70W样机验证，结果表明相较传统方法效率提升2.5%，并具备宽LED负载适应能力。
解读: 该R²P²无频闪LED驱动技术对阳光电源储能与充电产品线具有重要借鉴价值。其自适应峰值电压跟踪控制策略可应用于ST储能变流器的直流母线纹波抑制，通过减少冗余功率处理降低辅助电路损耗，提升系统效率2-3%。III型RCC纹波抵消原理可移植到充电桩OBC模块，优化单级PFC架构下的二次纹波抑制，减小电解...
多环路构网型变换器的串并联序阻抗模型
Series-parallel Sequence Impedance Models of Multi-loop Grid-forming Converters
Xiaokuan Jin1Jianhua Wang1Han Yan1Xijun Ni2Zhendong Ji3Baojian Ji3Ding Wan2 · 现代电力系统通用与清洁能源学报 · 2025年1月 · Vol.1
随着构网型（GFM）变换器在含可再生能源的新电力系统中渗透率逐步提高，可能出现小信号稳定性问题。序阻抗模型相比dq域阻抗模型和状态空间模型能提供更直观的物理解释。现有研究主要集中于功率环与内环控制对稳定性的影响，但尚未明确揭示GFM变换器内电压环与电流环在电路中的物理意义。本文推导了多环路GFM变换器的串并联序阻抗模型，表明电压环等效为并联阻抗，电流环等效为串联阻抗，从而可通过序阻抗Bode图或串并联阻抗的物理含义分析其小信号稳定性。结果表明，单功率环GFM变换器因控制参数少、低频性能优，尤其适...
解读: 该串并联序阻抗建模技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的构网型控制优化具有重要价值。研究揭示电压环等效并联阻抗、电流环等效串联阻抗的物理本质，可直接指导PowerTitan大型储能系统在弱电网场景下的多环路控制参数整定。单功率环GFM方案因参数少、低频性能优的特点，特别适用于阳光电源...
考虑微电网自主性的直流微电网群延迟容忍分层分布式控制
Delay-tolerant hierarchical distributed control for DC microgrid clusters considering microgrid autonomy
Yongpan Chen · Jinghan Zhao · Keting Wan · Miao Yu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
摘要 微电网群（MGC）由地理上相邻且相互连接的微电网（MG）构成，可有效提高供电可靠性。为在实现微电网间协调运行的同时充分发挥各微电网的自主性，本文提出一种适用于直流MGC的、支持微电网自主-协同模式切换的分层分布式控制方法。所提方法不仅能够实现微电网之间的电流比例分配与公共母线电压调节，还可通过建立或断开微电网间的通信链路，使各微电网在自主模式与协同模式之间灵活切换。此外，考虑到微电网间通信链路时延会影响所提控制方法中的多个控制回路，本文提出一种基于Padé逼近和特征值谱比较的时延相关稳定...
解读: 该分层分布式控制技术对阳光电源微电网集群方案具有重要价值。可应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的多站协同控制,实现微网间功率按比例分配与母线电压稳定。基于Padé近似的时延稳定性分析方法可优化iSolarCloud平台的通信架构设计,提升分散式光储电站的协调可靠性。散射变换增强时延容...
AdapSafe2：无先验安全认证的强化学习在多区域频率控制中的应用
AdapSafe2: Prior-Free Safe-Certified Reinforcement Learning for Multi-Area Frequency Control
Xu Wan · Mingyang Sun · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年10月
高比例可再生能源接入下，安全强化学习（RL）被广泛用于电力系统频率控制。然而，现有方法在非稳态环境适应与高维时变安全约束满足方面仍面临挑战。本文提出AdapSafe2，一种无需先验知识且具备安全保证的多区域频率控制方法。通过元环境学习算法自适应追踪系统参数变化，并构建元强化学习框架实现无模型自适应控制；设计基于控制屏障函数的安全评判网络与安全补偿器，动态识别并仅对高风险区域进行补偿，提升高维约束下的求解效率。在2区与3区低惯量系统中的仿真验证了该方法在动态安全约束下的优越性能。
解读: 该无先验安全强化学习技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器的频率调节功能具有重要应用价值。AdapSafe2的元学习自适应框架可增强储能系统在高比例新能源场景下的动态响应能力，其控制屏障函数安全机制能确保储能系统在SOC、功率等多维约束下的安全运行。该技术可与阳光电源现有的V...