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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...
计算高效的长时域预测控制在电力变换器中的应用:一种强化学习方法
Computationally Efficient Long-Horizon Predictive Control for Power Converter: A Reinforcement Learning Approach
Yihao Wan · Yang Zhang · Qianwen Xu · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2025年4月
长预测时域有限控制集模型预测控制(FCS - MPC)在闭环稳定性、谐波失真和开关频率方面表现出卓越的性能。然而,对于传统的穷举法,实际实施时的计算负担会随着预测时域的增加呈指数级增长。传统方法包括将其重新表述为整数最小二乘(ILS)问题,以及采用基于人工神经网络(ANN)的有监督模仿学习技术,以减轻长预测时域带来的计算负担问题。在本文中,通过将强化学习(RL)框架与长预测时域相结合,开发了一种新型自主控制器用于变流器控制。通过这种方式,RL智能体通过与变流器系统进行交互,自主学习最优开关策略。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于强化学习的长预测时域模型预测控制技术具有重要的战略价值。该技术针对功率变换器控制中的核心痛点——长预测时域带来的计算复杂度问题,提出了创新性解决方案,这与我们在光伏逆变器和储能变流器产品中追求高性能控制的需求高度契合。 技术价值方面,长预测时域控制能够显著改善闭环...
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...
特刊主编寄语:电力电子在未来可再生能源和Power-to-X系统中的作用
Guest Editorial: Special Issue on Power Electronics Role in Future Renewables and Power-to-X Systems
Ahmed Abdelhakim · Dmitri Vinnikov · Jon Are Suul · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
2015巴黎协定和2023年IPCC气候变化报告将主要能源消费部门的脱碳列为首要任务,对当今能源系统提出了长期可持续能源生产和存储的重大挑战。氢能和Power-to-X(P2X)方案是最具前景的应对策略之一,可大量利用可再生能源并开辟绿色能源存储和运输的新途径。P2X是将电力转换为碳中和合成燃料(如氢气、合成天然气或化学品)的转换技术集合术语。电力电子在提升此类系统性能和降低最终产品成本方面发挥关键作用,需整合不同系统如各类可再生能源供电电解槽集群制氢并可能连接电网提供电网支持。
解读: 该P2X特刊主题与阳光电源氢能战略高度契合。阳光电源在电解槽变流器、氢能源管理系统和可再生能源制氢一体化解决方案方面具有技术积累。特刊涵盖的电力电子变换器及调制、直流和交流微电网控制、变换器分析建模、测量与保护四大主题与阳光ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器和微电网解决方案的技术路线一致。文中提...