代表成果一：針對預測控制電能質量差的問題，提出了基于“時間最優(yōu)”方法的多矢量直接預測控制策略，完善豐富了預測控制多矢量開關優(yōu)化的理論體系，顯著提高了大功率海工驅動裝備預測控制的穩(wěn)態(tài)性能。

本研究方向設計并實現了基于“時間最優(yōu)”的多開關矢量預測控制策略，并應用于海上永磁同步風力發(fā)電及海工電機驅動系統。相比單個采樣周期僅能輸出一個開關矢量的傳統直接控制方法，所提方法無需減小控制周期，在相同工況下將輸出電流的諧波含量從傳統方案的9%降低到2%左右，顯著提升了系統穩(wěn)態(tài)控制性能和電能質量。

代表成果二：針對傳統預測控制結構雜糅、調試復雜的問題，提出了“近似集中預測控制”方法，簡化了海上風電系統預測控制級聯控制環(huán)路，精簡了調試參數，顯著提升了動態(tài)性能；提出基于“單周期開關預判”及“球形解碼”的直接預測控制方法，顯著提升了預測控制實時計算效率。

本研究方向提出并驗證了一種“近似集中預測控制”方法。相比傳統控制環(huán)路級聯式方案，該方法采用參考動態(tài)生成技術，移除了母線電壓控制環(huán)路，簡化了控制結構，降低了參數調節(jié)復雜度，解決了系統因非最小相位狀態(tài)而出現的失穩(wěn)現象，并顯著提高了母線電壓的動態(tài)響應性能。

為在海工驅動裝備等復雜系統上實時應用預測控制方法，本研究方向分別提出并驗證了基于“單周期開關預判”和“球形解碼”的高效直接預測控制策略，并應用于慕尼黑工業(yè)大學與ABB的兩項聯合工業(yè)項目：“并網背靠背永磁同步風力發(fā)電”和“五電平大功率變流器電機驅動系統”。對比傳統方案窮舉方案，所提方法計算量分別降低79.6%（單步長預測）和89.2%（長步長預測）。

代表成果三：針對預測控制魯棒性、可靠性不高的問題，提出了基于“初始偏置補償”的虛擬磁鏈預測控制方法，及“魯棒內環(huán)預測模型”的電流預測控制策略，顯著提升了預測控制在海上復雜工況下參數及反饋變量不準時的控制性能，并提出了功率器件結溫預測方法，實現了變流系統動態(tài)熱管理，顯著提升了系統可靠性。

本研究方向分別提出了基于“初始偏置補償”的虛擬磁鏈預測控制方法和基于“魯棒內環(huán)預測模型”的電流預測控制策略。克服了采用頻域濾波器估測電壓矢量導致的時滯效應，將并網變流器功率控制的動態(tài)響應速度提升到一個采樣周期，達到采樣控制系統的物理極限；并在無需系統參數辨識環(huán)節(jié)的情況下，顯著提高了風力發(fā)電系統在參數變化時的控制效果（穩(wěn)態(tài)電流總諧波降低了27%）和魯棒性（兩倍參數畸變的極端情況下系統不失穩(wěn)）。

本研究方向基于功率器件的Cauer熱阻抗網絡模型，創(chuàng)新性地采用了模型預測控制技術精準預測器件熱流參數的變化，提出了PN結結溫精準預測方法，穩(wěn)態(tài)預測誤差不超過1℃。根據預測值進行控制和預警，可從根源上避免結溫過高導致的器件故障，大幅提升了運行可靠性；并可為功率器件熱監(jiān)測、熱控制、功率調配和散熱器的設計提供數據支撐，提高了開關器件可靠性及系統效率。

代表性成果四：針對規(guī)模化海工裝備組成的海上能源系統協同優(yōu)化差、通信帶寬要求高的問題，提出兼顧功率精確分配與電壓、頻率精準調節(jié)的動態(tài)一致性魯棒預測控制策略，顯著提高了海上能源系統的出力分配精度，并創(chuàng)新性地引入信息科學領域的“事件觸發(fā)”思想，顯著降低了海上能源系統協同優(yōu)化控制策略對通信帶寬的要求。

本研究方向提出了基于動態(tài)一致性算法的海上交直流混聯能源系統分布式統一協同預測控制策略。所提方法化集中式控制為分布式控制，使用分布式變流裝備上的控制器，僅利用鄰居節(jié)點的電壓信息將母線平均電壓調節(jié)至額定值，同時實現了電壓調節(jié)和功率分配目標，在交流系統中，通過對虛擬電容串并聯實現了準確的無功功率分配。極大地簡化了分布式控制的實現。

本研究方向為降低分布式控制對通信的依賴，跳出傳統的連續(xù)周期性控制思想，在海上能源系統分布式控制中引入事件觸發(fā)機制，僅在滿足觸發(fā)條件時計算或改變控制的輸入，實現了通信資源的高效利用。