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最小化电流畸变的模型预测转矩与磁链控制
Model Predictive Torque and Flux Control Minimizing Current Distortions
Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年3月
本文提出了一种新型模型预测转矩与磁链控制器，通过控制电磁转矩和转子磁链幅值，推导了加权因子的解析表达式，确保其闭环性能与预测电流控制相当，有效降低了电流和转矩畸变。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有显著的优化价值。在组串式光伏逆变器和风电变流器中，通过引入该模型预测控制（MPC）算法，可以有效降低输出电流谐波，提升电能质量，特别是在弱电网环境下能增强系统的鲁棒性。此外，该算法在储能变流器（PCS）的电机驱动或并网控制中，能显著改善动态响应速度和转矩控制精度。建议...
具有受限半导体损耗的优化脉冲模式
Optimized Pulse Patterns With Bounded Semiconductor Losses
Tobias Geyer · Petros Karamanakos · Isavella Koukoula · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年3月
本文提出了一种三电平优化脉冲模式（OPP）计算方法，旨在实现低谐波负载电流畸变（负载友好）与低半导体损耗（变换器友好）的双重目标。通过将导通损耗和开关损耗建模为OPP开关角、变换器电流幅值及相位的函数，实现了损耗的精确优化。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（如集中式逆变器和大型组串式逆变器）具有极高的应用价值。在光伏逆变器中，三电平拓扑是提升效率和功率密度的关键，通过优化脉冲模式（OPP）在保证电能质量的同时降低开关损耗，可直接提升逆变器的整机效率，降低散热压力，从而延长功率模块寿命。建议研发团队将该算法集成至iSolar...
具有结温约束和松弛特性的三电平优化脉冲模式
Three-Level Optimized Pulse Patterns With Bounded Junction Temperature and Relaxed Properties
Isavella Koukoula · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
本文提出了一种三电平优化脉冲模式（OPP）计算方法，旨在确保半导体器件的安全运行，从而充分发挥变换器的性能。该方法将半导体器件的结温直接纳入OPP优化问题的约束条件中，并探讨了OPP的对称性特性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心产品线，特别是大功率组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）。通过在PWM控制层面直接引入结温约束，可以在不牺牲功率密度的情况下，显著提升三电平拓扑在极端工况下的可靠性，延长器件寿命。建议研发团队将此算法集成至iSolarCloud智...
有限控制集模型预测控制器设计指南
Guidelines for the Design of Finite Control Set Model Predictive Controllers
Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
本文探讨了有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）在电力电子系统中的应用。尽管该技术因其灵活性受到学术界高度关注，但设计过程中的简化假设常导致性能偏差。本文旨在为FCS-MPC的设计提供系统性指导，以提升其在电力电子变换器中的实际应用效果。
解读: FCS-MPC作为一种先进的控制策略，在阳光电源的组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能变流器（PCS）中具有极高的应用潜力。相比传统PWM控制，FCS-MPC能显著提升变换器在复杂工况下的动态响应速度和稳态精度。建议研发团队利用本文的设计指南，优化PCS在弱电网环境下的电...
用于感应电机驱动系统的增强型多步有限控制集模型预测控制
Augmented Multistep Finite-Control-Set Model Predictive Control for Induction Motor-Drive System
Xinyue Li · Wei Tian · Qifan Yang · Petros Karamanakos 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文提出了一种基于有限控制集原理的观测器增强型多步模型预测控制策略，旨在提升控制回路在面对外部扰动、参数失配及模型不确定性时的鲁棒性。文中首先分析了参数失配对多步有限控制集模型预测控制的影响，并提出了相应的补偿方案。
解读: 该研究提出的增强型多步模型预测控制（MPC）策略，核心在于提升系统的鲁棒性和抗扰动能力。虽然该文针对感应电机驱动，但其核心控制算法逻辑可迁移至阳光电源的组串式光伏逆变器及储能变流器（PCS）中。在弱电网环境下，逆变器面临模型参数漂移和电网扰动挑战，引入观测器增强的MPC策略有助于提升并网电流质量和系...
中压驱动器的基于梯度的预测脉冲模式控制—第一部分：控制、概念与分析
Gradient-Based Predictive Pulse Pattern Control of Medium-Voltage Drives—Part I: Control, Concept, and Analysis
Mirza Abdul Waris Begh · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
本文提出了一种针对中压驱动器的控制与调制策略，实现了优异的稳态与动态性能。通过结合优化脉冲模式（OPP）与直接模型预测控制（MPC），充分发挥了两者在最小化定子电流总需求畸变（TDD）及实现快速瞬态响应方面的优势。
解读: 该技术对阳光电源的中压集中式光伏逆变器及大型储能变流器（如PowerTitan系列）具有重要参考价值。在兆瓦级大功率应用中，降低谐波畸变（TDD）与提升动态响应速度是核心竞争力。通过引入基于梯度的预测脉冲模式控制，可进一步优化大功率变流器的开关损耗与输出电能质量，提升系统在复杂电网环境下的稳定性。建...
基于磁链的同步电机直接模型预测电流控制
Flux Linkage-Based Direct Model Predictive Current Control for Synchronous Machines
Sebastian Wendel · Petros Karamanakos · Philipp Gebhardt · Armin Dietz 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
本文提出了一种基于磁链的直接模型预测电流控制（DMPC）方法，在稳态和瞬态运行下均表现出优异性能。该方法通过计算开关状态切换的最优时间点来实现控制，且无需依赖电机电感参数，从而增强了系统的鲁棒性。
解读: 该控制算法通过优化开关切换时间点，能够显著提升逆变器在动态响应和稳态精度方面的表现。对于阳光电源的组串式逆变器和风电变流器产品线，该技术有助于提升电机侧（风电）或电网侧（光伏）的电流控制质量，特别是在弱电网环境下能增强系统的稳定性。建议研发团队评估该算法在PowerTitan储能变流器中的应用潜力，...
计算高效的固定开关频率直接模型预测控制
Computationally Efficient Fixed Switching Frequency Direct Model Predictive Control
Qifan Yang · Petros Karamanakos · Wei Tian · Xiaonan Gao 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文提出了一种用于驱动系统的直接模型预测控制（MPC）方法。该算法在保持直接控制器快速动态响应特性的同时，实现了优于传统线性控制器加调制器的稳态性能，并有效确保了开关频率的固定，解决了传统MPC开关频率不固定带来的谐波频谱分布不均问题。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。在光伏逆变器（组串式/集中式）及储能变流器（PCS）领域，传统MPC虽动态响应快，但开关频率波动导致输出谐波难以滤波。该研究提出的固定开关频率MPC方案，能够显著优化逆变器输出电能质量，降低滤波器设计难度，提升系统效率。建议研发团队将其引入iSolar...
变速驱动器的快速间接模型预测控制
Fast Indirect Model Predictive Control for Variable Speed Drives
Wei Tian · Qifan Yang · Xiaonan Gao · Petros Karamanakos 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文研究了针对感应电机和同步电机驱动的间接模型预测控制（MPC）。间接MPC的优化问题通常被表述为带约束的二次规划（QP）问题，需要求解器进行计算。本文旨在解决传统QP求解器在实时控制中计算量大的问题，提出了一种快速求解策略，以提升驱动系统的动态性能和控制效率。
解读: 该研究提出的快速间接模型预测控制算法对阳光电源的核心产品线具有显著的优化潜力。在光伏逆变器和风电变流器中，MPC算法能有效提升系统动态响应速度和电流质量。特别是在PowerTitan等大型储能变流器（PCS）中，通过优化QP求解过程，可以在保证计算实时性的前提下，实现更精细的功率控制和更优的谐波抑制...
准Z源逆变器的直接模型预测电流控制策略
Direct Model Predictive Current Control Strategy of Quasi-Z-Source Inverters
Ayman Ayad · Petros Karamanakos · Ralph Kennel · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年7月
本文提出了一种针对准Z源逆变器（qZSI）的直接模型预测电流控制（MPC）策略。通过推导离散时间模型，精确捕捉了变换器的所有工作模式。该方法同时控制直流侧的电感电流、电容电压以及交流侧输出电流，旨在提升系统的动态响应与稳态性能。
解读: 准Z源逆变器（qZSI）具备单级升降压能力，在光伏发电和储能系统中具有应用潜力。阳光电源的组串式逆变器和储能PCS目前多采用传统升压+逆变架构，引入MPC策略可显著提升系统动态响应速度，减少对大容量电容的依赖，从而优化功率密度。建议研发团队关注该拓扑在户用光伏及小型储能系统中的应用可行性，通过MPC...
关于有限控制集模型预测控制中范数选择的研究
On the Choice of Norm in Finite Control Set Model Predictive Control
Petros Karamanakos · Tobias Geyer · Ralph Kennel · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年8月
本文探讨了电力电子领域有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）中目标函数范数的选择问题。虽然ℓ1范数因计算简单常被采用，但可能导致性能下降及闭环不稳定性。文章深入分析了其根本原因，并对比了ℓ2范数在参考跟踪性能与系统稳定性方面的优势。
解读: FCS-MPC是阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能变流器（PCS）实现高性能动态响应的核心算法之一。该研究指出的范数选择对稳定性的影响，对优化我司产品的控制算法至关重要。在弱电网环境下，通过合理选择目标函数范数，可有效提升逆变器在复杂工况下的鲁棒性，减少谐波畸变。建议研发团队在iSo...
基于FPGA的非递归球形解码长时域有限控制集模型预测控制
Long-Horizon Finite-Control-Set Model Predictive Control With Nonrecursive Sphere Decoding on an FPGA
Tinus Dorfling · Hendrik du Toit Mouton · Tobias Geyer · Petros Karamanakos · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年7月
本文提出了一种在FPGA上实现长时域有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）的方法。通过开发一种非递归球形解码算法来求解底层的最小二乘整数规划问题，该算法利用问题结构减少了乘法器需求，能在极短时钟周期内计算出最优解，实现了资源高效的控制方案。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线（组串式/集中式光伏逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器）具有极高的应用价值。FCS-MPC在提升逆变器动态响应速度和电能质量方面表现优异，但计算负担重。本文提出的非递归球形解码算法有效解决了FPGA资源占用与计算延迟的矛盾，使得长时域预测控制在商...
一种带扰动观测器的表贴式永磁同步电机双参考坐标系多步直接模型预测电流控制
A Dual Reference Frame Multistep Direct Model Predictive Current Control With a Disturbance Observer for SPMSM Drives
Xinyue Li · Qifan Yang · Wei Tian · Petros Karamanakos 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
针对模型预测控制中参数失配导致的性能下降问题，本文提出了一种改进的直接模型预测电流控制方法。通过引入扰动观测器，增强了系统对参数失配和外部扰动的鲁棒性，有效提升了SPMSM驱动系统的控制精度与稳定性。
解读: 该研究提出的带扰动观测器的模型预测控制（MPC）算法，主要针对电机驱动领域。虽然阳光电源的核心业务侧重于光伏逆变器和储能变流器（PCS），但MPC算法在电力电子变换器中具有通用性。该技术可优化阳光电源电动汽车充电桩中的电机驱动控制，或为储能变流器（PCS）在弱电网环境下的电流环控制提供鲁棒性改进思路...
中压驱动器基于梯度的预测脉冲模式控制—第二部分：性能评估
Gradient-Based Predictive Pulse Pattern Control of Medium-Voltage Drives—Part II: Performance Assessment
Mirza Abdul Waris Begh · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · Qifan Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年12月
本文评估了基于梯度的预测脉冲模式控制（GP3C）在中压变速驱动系统中的性能，该系统由三电平中点钳位（NPC）逆变器和中压感应电机组成。通过硬件在环（HIL）测试和广泛的仿真研究，验证了该控制策略在提升系统动态响应与稳态性能方面的有效性。
解读: 该技术主要针对三电平NPC拓扑及中压驱动应用，与阳光电源的集中式光伏逆变器及大型储能变流器（如PowerTitan系列）所采用的功率拓扑高度契合。GP3C控制策略在优化开关频率、降低谐波畸变及提升系统动态响应方面具有显著优势。建议研发团队关注该算法在大型光伏电站及储能系统并网控制中的应用潜力，特别是...
多电平逆变器的模型预测控制：挑战、最新进展与趋势
Model-Predictive Control of Multilevel Inverters: Challenges, Recent Advances, and Trends
Ibrahim Harbi · Jose Rodriguez · Eyke Liegmann · Hamza Makhamreh 等14人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
模型预测控制（MPC）在电力电子领域，特别是多电平逆变器（MLI）的多目标控制中展现出巨大潜力。过去二十年，研究重点在于优化MPC性能，解决计算负载、建模精度、代价函数设计及权重因子选择等技术挑战。
解读: MPC技术对阳光电源的核心产品线具有深远影响。在大型集中式逆变器及PowerTitan等储能变流器（PCS）中，多电平拓扑被广泛应用以提升效率和电能质量。MPC能够有效处理多目标约束（如开关频率优化、中点电位平衡及谐波抑制），是提升系统动态响应的关键。建议研发团队关注MPC的计算复杂度优化算法，以适...
一种用于三电平中点钳位逆变器驱动感应电机的固定开关频率直接模型预测控制
A Fixed Switching Frequency Direct Model Predictive Control for Neutral-Point-Clamped Three-Level Inverters With Induction Machines
Qifan Yang · Petros Karamanakos · Eyke Liegmann · Wei Tian 等7人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年11月
本文提出了一种针对三相三电平中点钳位（NPC）逆变器驱动感应电机的直接模型预测控制（MPC）方案。该算法在保持直接控制策略优势的同时，实现了固定开关频率运行，并使定子电流的谐波频谱呈现离散分布，有效改善了系统的输出性能。
解读: 该技术对阳光电源的组串式及集中式光伏逆变器，以及大功率储能变流器（PCS）具有重要参考价值。目前阳光电源的高功率密度产品广泛采用三电平拓扑，传统的MPC算法虽动态响应快，但开关频率不固定导致滤波器设计困难。本文提出的固定开关频率MPC方案，能有效优化输出谐波特性，降低滤波器体积与损耗，提升系统并网电...
最优调制以提升电动汽车驱动系统的性能
Optimal Modulation for Enhanced Performance of Electric Vehicle Drive Trains
Eleftherios Kontodinas · Andreas Kraemer · Petros Karamanakos · Sebastian Wendel · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
本文提出一种最优调制方案，旨在提升电动汽车驱动系统的性能。通过最小化定子电流谐波畸变并限制绕组涡流和谐波损耗及变换器开关损耗，计算得到优化的脉冲模式（OPPs）。该方案采用精确计及电机各向异性、绕组涡流效应及欧姆损耗的模型，实现电流畸变与系统效率间的最佳权衡。实验在工业驱动系统上验证了所提OPPs的有效性，并与空间矢量调制及传统各向同性OPPs对比，显著展现出其优越性。
解读: 该最优调制技术对阳光电源车载动力系统及储能变流器产品具有重要应用价值。文章提出的OPPs方案通过精确建模电机各向异性和绕组涡流效应，实现电流谐波抑制与系统效率的最优平衡，可直接应用于阳光电源电动汽车电机驱动控制器和OBC充电机产品，降低谐波损耗并提升功率密度。该方法考虑变换器开关损耗的优化思路，对S...
损耗约束下对功率因数变化具有鲁棒性的三电平优化脉冲模式
Loss-Constrained Three-Level Optimized Pulse Patterns With Robustness to Power Factor Variations
Isavella Koukoula · Petros Karamanakos · Tobias Geyer · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
本文介绍了三级优化脉冲模式（OPPs）的计算方法，该方法在限制变流器损耗的同时，能保持对功率因数变化的鲁棒性。通过在优化过程中对每个半导体开关的开关损耗和导通损耗进行约束，改善了半导体损耗与电流谐波畸变之间的权衡关系。此外，为了扩大损耗约束优化问题的解空间，从而增加优化过程的自由度，放宽了传统优化脉冲模式的对称性。再者，为了增强所提出的优化脉冲模式对功率因数变化的鲁棒性，优化问题对一定范围的功率因数而非单一功率因数下的半导体损耗进行约束，从而减少了不同负载条件下的损耗变化。如所给出的数值结果所示...
解读: 该损耗约束三电平OPP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。通过多目标优化框架联合最小化THD和开关损耗，可直接提升三电平拓扑变流器的效率和电能质量。其对功率因数变化的鲁棒性设计，特别适用于储能系统充放电工况频繁切换场景，能有效降低SiC功率模块的热应力...