恒定功率負(fù)載 (CPL) 可用于各種應(yīng)用，例如電動(dòng)汽車、電信設(shè)備、電力電子設(shè)備等。這些 CPL 是無論施加的電壓或電流如何變化都能保持恒定功耗的電氣負(fù)載。與呈現(xiàn)恒定電阻的電阻負(fù)載不同，CPL 具有隨電壓或電流變化而變化的動(dòng)態(tài)阻抗，即當(dāng)負(fù)載兩端的電壓降低時(shí)，它會(huì)吸收更多電流來補(bǔ)償并保持恒定的功率水平。

　　相反，當(dāng)電壓升高時(shí)，負(fù)載消耗的電流會(huì)減少，以保持相同的功率水平。例如，電動(dòng)汽車中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)充當(dāng)恒定功率負(fù)載，當(dāng)車輛加速或爬坡時(shí)，功率需求保持恒定，但從電池中消耗的電流會(huì)增加。在各種應(yīng)用中，特別是在電信電源應(yīng)用中，DC/DC 轉(zhuǎn)換器用于為 CPL 供電。

　　這些 CPL 對(duì)這些 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性提出了巨大挑戰(zhàn)，特別是當(dāng)它們表現(xiàn)出負(fù)阻抗特性時(shí)。在傳統(tǒng)的 DC-DC 轉(zhuǎn)換器中，輸出電壓通過調(diào)節(jié)開關(guān)信號(hào)的占空比來調(diào)節(jié)，該信號(hào)被饋送到轉(zhuǎn)換器的柵極端子。當(dāng)負(fù)載為純電阻或具有正阻抗特性時(shí)，這種控制機(jī)制效果很好。但在具有負(fù)阻抗特性的 CPL 中，轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路難以保持穩(wěn)定的輸出電壓調(diào)節(jié)。這進(jìn)一步導(dǎo)致電壓出現(xiàn)尖峰、下降和波紋。

　　用于電信基站收發(fā)器系統(tǒng) (BTS) 的穩(wěn)定 DC/DC 全橋

　　在電信行業(yè)，基站收發(fā)臺(tái) (BTS) 在保持移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在其控制區(qū)域正常運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。BTS 負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)與用戶設(shè)備 (UE)(通常是智能手機(jī))之間的無線電信號(hào)傳輸。必須保持對(duì) BTS 的不間斷供電，以便該區(qū)域始終處于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)。

　　傳統(tǒng)的 DC/AC/DC 因其復(fù)雜性而不適用于此應(yīng)用。因此，全橋或半橋拓?fù)?(FB/HB) 用于不同的電信應(yīng)用，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)隔離變壓器，并且更容易與太陽能等可再生能源集成。FB/HB 拓?fù)涞娜秉c(diǎn)是它們具有更多開關(guān)設(shè)備。由于電信負(fù)載是具有負(fù)阻抗特性的 CPL，因此供應(yīng)商單元和上游轉(zhuǎn)換器具有顯著的不穩(wěn)定影響。

　　已經(jīng)進(jìn)行了大量研究來提高這些轉(zhuǎn)換器在饋電 CPL 時(shí)的電壓調(diào)節(jié)能力。這些研究通常涉及基于數(shù)據(jù)的控制器的設(shè)計(jì)，這些控制器的設(shè)計(jì)考慮了理想的系統(tǒng)操作。然而，這些控制器無法在干擾和動(dòng)態(tài)變化下穩(wěn)定系統(tǒng)，特別是在電力電子系統(tǒng)中存在非理想時(shí)變 CPL 的情況下，這在 5G 電信應(yīng)用中使用的 FB/HB 拓?fù)渲泻艹Ｒ姟?/p>

　　為了適應(yīng)干擾和動(dòng)態(tài)變化，可以使用無模型學(xué)習(xí)方法。這些模型使用無模型強(qiáng)化學(xué)習(xí) (RL)，其中控制器不需要知道轉(zhuǎn)換器或負(fù)載的確切模型。相反，它通過反復(fù)試驗(yàn)來學(xué)習(xí)控制轉(zhuǎn)換器。雖然這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠在不與模型交互的情況下生成控制系數(shù)，但也存在一些缺點(diǎn)，這些控制器難以調(diào)試，無法有效處理操作條件的所有突然變化。

　　在論文《用于穩(wěn)定全橋轉(zhuǎn)換器恒功率負(fù)載供電的魯棒人工智能控制器》中，作者提出了一種魯棒控制器，用于有效控制具有負(fù)阻抗特性的 CPL 的供電。所提出的控制器基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí) (DRL)，這是一種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，可以從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)控制復(fù)雜系統(tǒng)。控制器使用具有兩個(gè)隱藏層的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (DNN) 實(shí)現(xiàn)。DNN 的輸入層接收轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)變量，輸出層生成控制信號(hào)。DNN 使用一種基于獎(jiǎng)勵(lì)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法(稱為軟演員-評(píng)論家 (SAC))進(jìn)行訓(xùn)練。SAC 算法是一種離策略算法，它可以從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，而無需與真實(shí)系統(tǒng)交互，這使得它比 Q 學(xué)習(xí)等在策略算法更高效。

　　SAC 算法使用模擬環(huán)境進(jìn)行訓(xùn)練，該環(huán)境是全橋轉(zhuǎn)換器和恒定功率負(fù)載的數(shù)學(xué)模型。SAC 算法經(jīng)過訓(xùn)練以在有限時(shí)間內(nèi)最大化預(yù)期回報(bào)。為了評(píng)估所設(shè)計(jì)控制器的可行性，我們檢查了兩種情況，即直流電源的變化和 CPL 功率的變化。還進(jìn)行了硬件在環(huán) (HiL) 檢查以實(shí)時(shí)檢查控制器的性能。將模擬結(jié)果與 PI 控制器和模型預(yù)測(cè)控制 (MPS) 控制器進(jìn)行了比較。與 PI 和 MPC 控制器相比，所提出的控制器在超調(diào)和響應(yīng)時(shí)間方面提供了更好的動(dòng)態(tài)結(jié)果。

　　結(jié)論

　　幾乎所有新時(shí)代應(yīng)用都存在恒定功率負(fù)載。為了使這些 CPL 高效運(yùn)行，需要轉(zhuǎn)換器能夠在寬電壓范圍內(nèi)提供恒定功率，即使負(fù)載表現(xiàn)出負(fù)阻抗特性也是如此。這只能通過強(qiáng)大的控制器來實(shí)現(xiàn)，這些控制器可以實(shí)時(shí)適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化并連續(xù)提供無紋波、驟降和尖峰的功率。本文概述了所使用的各種控制技術(shù)。此外，它還詳細(xì)介紹了基于 SAC-DRL 的控制器，它在控制電信 CPL 時(shí)，其動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于基于 PI 和 MPS 的控制器。

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