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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...
电网故障下具有改进限流能力的构网型逆变器模型预测双环控制
Model-Predictive Dual-Control Loop With Improved Current-Limiting Capability for Grid-Forming Inverter Under Grid Faults
Han Zhang · Cheng Xue · Rui Liu · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年1月
针对构网型(GFM)逆变器在电网故障下的限流难题,本文提出了一种模型预测双环控制策略。该方法克服了传统线性控制器在紧急故障状态下性能受限及级联结构带宽不足的问题,通过优化模型预测控制(MPC)算法,显著提升了逆变器在故障期间的限流能力与故障穿越性能。
解读: 该研究直接契合阳光电源在构网型(GFM)技术领域的战略布局。随着高比例可再生能源接入,电网对逆变器支撑能力要求提升,PowerTitan系列储能系统及大型地面光伏逆变器需具备极强的故障穿越与弱电网适应性。本文提出的MPC双环控制策略能有效解决故障期间的过流保护与电压支撑矛盾,建议研发团队将其引入下一...
具有增强预测时域的LC滤波电压源逆变器广义预测控制
Generalized Predictive Control for LC-Filtered Voltage-Source Inverters With Enhanced Predictive Horizon
Cheng Xue · Jiangfeng Wang · Rui Liu · Han Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文研究了LC滤波电压源逆变器在广义预测控制(GPC)下的应用。针对LC滤波器带来的二阶特性,探讨了GPC作为内环控制器的性能表现,特别是在弱电网条件下的控制策略,旨在实现恒定开关频率、明确的稳定性分析及高控制带宽。
解读: 该研究直接针对阳光电源核心产品线——组串式及集中式光伏逆变器的控制算法优化。LC滤波器的二阶特性是逆变器并网控制的难点,通过引入增强预测时域的广义预测控制(GPC),可显著提升逆变器在弱电网下的动态响应速度与稳定性,并解决传统MPC算法开关频率不固定的问题。建议研发团队将其应用于新一代高功率密度逆变...
非对称电网故障下构网型逆变器的有功功率增强控制策略
Active Power Enhancement Control Strategy of Grid-Forming Inverters Under Asymmetrical Grid Faults
Han Zhang · Rui Liu · Cheng Xue · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年1月
针对构网型逆变器在非对称电网故障下,电流限制增益控制策略(CLGCS)虽能有效抑制过流,但会导致有功功率传输能力受限的问题,本文深入分析了其功率削减机理,并提出了一种增强有功功率传输的控制策略,以提升故障期间的系统支撑能力。
解读: 该研究直接针对构网型(Grid-Forming)逆变器的核心痛点,对阳光电源的PowerTitan系列储能变流器及组串式并网逆变器具有重要指导意义。随着全球电网弱电网化及对构网型技术要求的提升,在非对称故障下维持有功功率输出是提升电网稳定性的关键。建议研发团队将该增强策略集成至iSolarCloud...
正常及畸变电网条件下大功率电流源整流器的改进模型预测控制
Improved Model Predictive Control for High-Power Current-Source Rectifiers Under Normal and Distorted Grid Conditions
Cheng Xue · Li Ding · Yunwei Li · Navid Reza Zargari · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年5月
本文提出了一种针对大功率电流源整流器(CSR)的改进模型预测控制(MPC)方法。该方法摒弃了传统的虚拟阻抗有源阻尼概念,直接将网侧电流和电容电压作为代价函数的目标,有效抑制了LC谐振及电网电流畸变,提升了系统在复杂电网环境下的控制性能。
解读: 该研究提出的改进MPC算法在抑制LC谐振和提升电网适应性方面具有显著优势,对阳光电源的集中式光伏逆变器及大功率储能变流器(如PowerTitan系列)具有重要参考价值。在弱电网或电网电压畸变工况下,该算法能有效提升并网电流质量,增强系统的鲁棒性。建议研发团队将其应用于大功率变流器的控制策略优化中,特...
一种具有共模电压抑制能力的多电平变换器通用选择性谐波消除PWM调制策略
A Generalized Selective Harmonic Elimination PWM Formulation With Common-Mode Voltage Reduction Ability for Multilevel Converters
Mingzhe Wu · Cheng Xue · Yun Wei Li · Kehu Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年9月
本文提出了一种适用于多电平变换器的通用选择性谐波消除PWM(SHE-PWM)调制策略,通过调节三相SHE-PWM波形中的低阶主导零序谐波(ZSHs)来抑制共模电压(CMV)。该模型包含两种公式,旨在实现多电平变换器在谐波性能与共模电压抑制之间的平衡。
解读: 该研究针对多电平变换器的共模电压抑制问题,对阳光电源的组串式逆变器及大型集中式逆变器具有重要参考价值。在光伏并网系统中,共模电压会引发漏电流问题,影响系统可靠性与电磁兼容性。通过引入该通用SHE-PWM算法,可优化逆变器输出谐波特性,同时降低共模干扰,有助于提升大型地面电站及工商业光伏逆变器的电能质...
基于虚拟降阶模型的LC滤波永磁同步电机驱动反电动势估计与无速度传感器控制
Virtual Reduced-Order Model-Based Back EMF Estimation and Speed Sensorless Control for LC-Filtered PMSM Drives
Cheng Xue · Xuesong Wu · Yuzhuo Li · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年7月
在逆变器输出端安装LC滤波器可改善电机输入电压波形,延长电机寿命。然而,在LC滤波的高阶驱动场景下,实现无速度传感器控制仍具挑战。本文提出了一种基于虚拟降阶模型的反电动势估计方法,旨在提升电机驱动系统的可靠性并降低成本。
解读: 该技术主要针对电机驱动领域,与阳光电源的电动汽车充电桩及风电变流器业务存在技术关联。在风电变流器中,LC滤波器常用于改善电能质量,而无传感器控制技术能有效降低硬件成本并提高系统可靠性。建议研发团队关注该虚拟降阶模型在变流器输出滤波场景下的鲁棒性,探索其在提升风电变流器控制精度及降低传感器故障风险方面...
基于开关电容的电池均衡系统拓扑、建模与设计及其均衡探索
Topology, Modeling, and Design of Switched-Capacitor-Based Cell Balancing Systems and Their Balancing Exploration
Yuanmao Ye · Ka Wai E. Cheng · Yat Chi Fong · Xiangdang Xue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年6月
本文提出了一系列用于电池和超级电容器组的开关电容(SC)均衡电路。通过将基础SC均衡单元等效为电阻,建立了行为模型以评估其均衡性能。对比现有SC均衡电路,该研究为提升储能系统的一致性与寿命提供了理论支撑与设计优化方法。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的储能业务,特别是PowerTitan和PowerStack系列大型储能系统。电池组的一致性是影响储能系统循环寿命和可用容量的关键因素。文中提出的开关电容均衡拓扑及建模方法,可优化BMS(电池管理系统)的均衡策略,减少电池组内单体电压差异,从而提升系统整体放电深度(DOD)和...
用于分布式储能系统的高变比交错双向DC-DC变换器——电路生成、分析与设计
Interleaved High-Conversion-Ratio Bidirectional DC–DC Converter for Distributed Energy-Storage Systems—Circuit Generation, Analysis, and Design
Yi-Feng Wang · Li-Kun Xue · Cheng-Shan Wang · Ping Wang 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年8月
本文提出了一种基于开关电容和耦合电感的新型交错式高变比双向DC-DC变换器。通过串联开关电容和电感单元,该拓扑有效提升了电压转换比,降低了功率开关的电压应力,实现了开关电容的软充放电,并确保了并联电感间的自动均流。
解读: 该拓扑在提升电压转换比和降低开关应力方面的优势,对阳光电源的储能业务(如PowerTitan、PowerStack系列)具有重要参考价值。在储能系统向高压化、高功率密度演进的趋势下,该技术可优化PCS核心功率模块的设计,提升系统效率并降低成本。建议研发团队评估其在电池侧与直流母线侧的匹配性,特别是针...
长电缆VSI电机驱动中由窄PWM脉冲引起的双脉冲反射波过电压抑制
Double-Pulsing Reflected Wave Overvoltage Oscillation Suppression in Long-Cable VSI Motor Drives Induced by Narrow PWM Pulses
Cheng Xue · Xuesong Wu · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年3月
本文研究了长电缆连接的电压源逆变器(VSI)驱动系统中,由窄PWM脉冲引发的电机端反射波过电压(RW-OV)问题。在低速运行等特定工况下,频繁的窄脉冲会导致过电压振荡加剧,对电机绝缘系统构成威胁。文章分析了其产生机理,并提出了相应的抑制策略。
解读: 该研究涉及电力电子系统中的高频开关瞬态与电缆传输效应,对阳光电源的工业驱动及大型光伏/储能系统中的长距离电缆连接具有参考价值。虽然阳光电源核心业务为光伏与储能,但在大型地面电站或工商业储能项目中,PCS与变压器或电网侧的长电缆连接同样面临反射波过电压问题。该技术可优化PCS输出滤波设计,提升系统在复...
基于阻抗的并网电压源逆变器数字控制延迟分析
Impedance-Based Analysis of Digital Control Delay in Grid-Tied Voltage Source Inverters
Yiming Tu · Jinjun Liu · Zeng Liu · Danhong Xue 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年11月
本文深入研究了数字控制延迟对并网电压源逆变器(VSI)稳定性的影响。通过分析延迟如何改变VSI的小信号输出阻抗,揭示了阻抗特性变化与系统稳定性之间的内在联系,并首次在dq坐标系下对该影响进行了全面量化分析。
解读: 该研究对于阳光电源的核心产品线(组串式逆变器、集中式逆变器及PowerTitan储能变流器)具有极高的工程价值。随着全球电网环境日益复杂,弱电网下的并网稳定性成为产品竞争力的关键。数字控制延迟是影响阻抗特性的核心因素,深入理解其机理有助于优化阳光电源逆变器的控制算法,提升在弱电网下的鲁棒性。建议研发...
用于无变压器电流源型永磁同步电机驱动的共模电流抑制模型预测控制
Model Predictive Control With Reduced Common-Mode Current for Transformerless Current-Source PMSM Drives
Cheng Xue · Li Ding · Yunwei Ryan Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年7月
本文针对电流源型变换器(CSC)驱动系统,探讨了利用集成直流链路电感替代变压器以承受共模电压(CMV)的方案。针对CMV谐波引起的共模谐振及高阶滤波器导致的LC/CL谐振问题,提出了一种模型预测控制(MPC)策略,旨在有效抑制共模电流并提升系统稳定性。
解读: 该研究聚焦于电流源型变换器(CSC)的共模电流抑制与谐振控制,虽与阳光电源主流的电压源型(VSC)光伏逆变器及储能PCS技术路线有所区别,但其在共模干扰抑制和高阶滤波器控制方面的算法逻辑具有参考价值。对于阳光电源的组串式逆变器及PowerTitan等储能系统,在应对复杂电网环境下的电磁兼容(EMC)...
一种具有占空比优化的五相逆变器恒定开关频率有限控制集预测电流控制方案
A Constant Switching Frequency Finite-Control-Set Predictive Current Control Scheme of a Five-Phase Inverter With Duty-Ratio Optimization
Cheng Xue · Wensheng Song · Xuesong Wu · Xiaoyun Feng · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年4月
针对多相逆变器有限控制集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在的低次谐波电流及计算量巨大问题,本文提出了一种五相逆变器占空比优化控制方案。该方案通过重构电压矢量序列,在保证恒定开关频率的同时,有效抑制了谐波并降低了计算复杂度。
解读: 该研究提出的占空比优化FCS-MPCC算法,旨在解决多相逆变器控制中的谐波抑制与计算效率问题。虽然阳光电源目前的主流光伏逆变器及储能PCS(如PowerTitan、ST系列)多采用三相拓扑,但该算法在提升控制精度、降低开关损耗及优化动态响应方面的思路,可为公司下一代高功率密度、多电平或多相并网变换器...
具有圆形电流限制和虚拟阻抗电流限制的下垂控制型构网逆变器的临界清除时间
Critical Clearing Time for Droop-Controlled Grid-Forming Inverters With Circular Current Limiting and Virtual Impedance Current Limiting
Xue Lyu · Wei Du · Sheik Mohammad Mohiuddin · Yunzhi Cheng · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
临界清除时间是评估构网型(GFM)逆变器大信号稳定性的关键参数。电流限幅器的变化会显著影响逆变器在大扰动期间的暂态行为。本文提出了一种基于功角关系的方法,用于评估下垂控制的 GFM 逆变器在三相金属性短路故障场景下的故障恢复能力,同时考虑了圆形电流限幅器和虚拟阻抗法。高保真度仿真验证了所提出公式在估算 GFM 逆变器临界清除时间方面的准确性。
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型控制策略具有重要指导意义。临界清除时间分析可直接应用于优化产品的电流限幅设计:圆形电流限制与虚拟阻抗限流方案的对比研究,为ST储能变流器在电网故障时的暂态稳定性提升提供理论依据。建议在下垂控制型GFM模式中,根据不同应用场景...
并联双逆变器馈电PMSM驱动系统直流母线电容电流最小化的改进模型预测控制
Improved MPC for Parallel Dual-Inverter PMSM Drives
Xuesong Wu · Cheng Xue · Bowei Li · Yunwei Li · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年4月
并联双逆变器馈电驱动系统中降低直流母线电容均方根(RMS)电流极具挑战性,因直流母线电流受环流和工作点严重影响。提出改进的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方案,在估计直流母线纹波电流时在线考虑环流和功率分配,确保广泛工作条件下性能一致。在扩展预测时域内评估直流母线性能,更准确表示直流母线纹波电流围绕平均值的波动。引入多速率混合结构缓解大量开关状态的计算需求,在灵活子集内预测直流母线电流保持计算负担适度。相比先进方法直流母线RMS电流降低13.5%至41.3%。
解读: 该改进MPC直流母线电流优化技术对阳光电源并联驱动系统有重要应用价值。该方案可应用于新能源汽车双电机驱动系统的母线电容优化,延长电容寿命并提高系统可靠性。13.5%-41.3%的RMS电流降低对ST储能系统并联模块的电容设计优化有参考意义。多速率混合结构对阳光电源高性能电机控制器的实时MPC实现有借...
适用于电池集成光伏系统中非对称双直流端口直-交流变换器的广义载波调制功率控制方案
Generalized Carrier-Based Modulated Power Control Scheme for Asymmetrical Dual-DC-Port DC-AC Converter in Battery Integrated PV Systems
Jiangfeng Wang · Jingtian Shi · Cheng Xue · Xin Li 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年2月
在电池集成光伏(PV)系统中,非对称双直流端口直-交流变换器因实现光伏与电池的单级功率变换而具备高集成度、高效率和低成本优势。然而,光伏与电池电压的变化导致变换器呈现非对称特性,增加了调制策略的设计难度,且需灵活调控各端口间的功率流动。为此,本文提出一种广义载波调制功率控制方案(GCBM-PCS),包含外环功率控制与内环带零序注入的改进载波脉宽调制(CB-PWM)。外环调节合适的零序分量,引入非对称载波使调制自适应直流端口电压变化。文中定量分析了端口电压与可控零序分量对多端口功率分配的影响。所提...
解读: 该非对称双直流端口DC-AC变换器技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光储一体机产品具有重要应用价值。所提GCBM-PCS方案通过自适应载波调制和零序分量注入,可有效解决光伏与储能电池电压不对称时的功率协调控制难题,实现单级功率变换,相比传统双级拓扑可降低系统成本15-20%并提升效率1-2%...
基于虚拟降阶模型的反电动势估计与LC滤波PMSM驱动无速度传感器控制
Virtual Reduced-Order Model-Based Back EMF Estimation and Speed Sensorless Control for LC-Filtered PMSM Drives
Cheng Xue · Xuesong Wu · Yuzhuo Li · Yunwei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
在逆变器输出侧安装 $LC$ 滤波器可重塑电机端子的正弦输入电压,从而延长电机使用寿命。尽管如此,实现无速度传感器控制对于提高可靠性和节省成本仍然至关重要。目前,由于系统建模的复杂性增加和强耦合性,针对高阶驱动场景的无速度传感器控制开发的研究有限,并且当前普遍采用的通用观测器方法需要相当大维度的增益矩阵来保证可观测性。为填补这一重要研究空白,本文基于滤波器电感电流和电机定子电流之间的加权电流,为永磁同步电机驱动提出了一种新颖的反电动势(EMF)建模方法。这种新方法将三阶 $LCL$ 模型转换为一...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项针对LC滤波永磁同步电机的无速度传感器控制技术具有重要的战略价值。在光伏逆变器和储能系统中,永磁同步电机广泛应用于液冷系统、风机散热以及储能集装箱的环境控制等关键部件,而LC滤波器的引入能够有效抑制逆变器输出的高频谐波,延长电机寿命,这与公司产品高可靠性的定位高度契合。...