- 选题背景和意义：
随着社会的不断发展，科学技术的进步，人类赖以生存的地球环境问题逐渐凸显了出来，同时，能源问题也引起了人们的高度重视。要解决能源环境问题，除了寻找新能源、发展可再生能源外，节能也是很重要的一环，是很直接有效的措施。21世纪，科学家提出微电网的概念，微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统，主要分为交流微电网和直流微电网。其中，直流微电网是由直流构成的微电网，是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。相比交流微电网，直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。
伴随着越来越多电动汽车、电动船舶、电动飞机等混合动力交通工具的发展，交通运输行业正在经历一场电气化革命。在这当中，基于电力电子的直流电力系统，或者说直流微电网，因其灵活性、可控性和高效性等方面的优势得到了广泛的应用，展示出了重要的地位。
在直流微电网中，电力电子变换器在能量转换和电机驱动等方面得到了广泛的应用。然而，电力电子变换器的广泛互连会导致各种各样的相互动态作用，影响系统的稳定性。其中，电力电子变换器的负载在严格的控制下表现为恒功率负载（CPL），CPL与其源变换器之间的相互作用会降低系统的阻尼，导致不稳定的结果。所以近年来，如何在保证直流微电网高效能量转换效率的同时保证系统的稳定性成了人们研究的重点问题。在运行控制方面，如何提高设备级控制系统的鲁棒自治性能以及系统级控制系统的可靠性、灵活性和可扩展性，且能综合协调运行控制技术和智能保护技术，是未来直流微电网能量管理和运行控制系统重要的理论研究和技术发展方向。
文献综述（或调研报告）：
在直流微电网中，紧控电力电子变换器负载表现为具有失稳效应的恒功率负载（CPLs）。恒功率负载（CPLs）具有复阻抗特性，即CPLs和给其供能的电力电子变换器之间的相互作用会降低系统阻尼，可能会破坏直流总线的稳定性。所以，针对带恒功率负载的DC/DC电力电子变换器稳定性问题，科学家们提出了多种设计法案。
- 无源阻尼方法：通过增加必要的电阻、电容或者设计适当的LC滤波器来增加系统阻尼。但是这种方法的成本较高，并且在物理实现上收到很大的限制。
- 主动阻尼方法：通过修改控制回路、模拟无源元件使系统稳定，如在系统中加入等效的虚拟电阻、虚拟电容或者虚拟阻抗。这样相当于在恒功率负载（CPLs）中加入稳定功率从而增加阻尼，但是会导致负载性能下降。为了避免主动阻尼方法带来的负载性能下降问题，文献[1]中提出了一种通过修改源极变换器的控制回路来模拟虚电阻的稳定方法。但原有的变换器控制回路仍在修改中，影响了系统的动态响应。
此外，主动阻尼方法的原理是基于线性化的小信号模型的，所以它们只能保证在稳态工作点附近的小信号稳定性。它们不能保证系统在大信号干扰下的稳定性。考虑到电力电子变换器和CPLs的非线性以及CPLs的负阻抗特性，需要采用非线性控制技术来实现大信号下的系统稳定。
在文献[2]中，提出了一种混合模型预测控制（MPC）的方法，用以控制输入CPL的boost变换器，但是MPC的在线计算负担阻碍了它的实际实现。滑模控制（SMC）以其强大的鲁棒性和保证的大信号稳定性而闻名。然而，可变开关频率的要求将导致抖振问题，测量输出滤波器电容电流的要求将导致电流传感器与电容器串联，从而产生较高的等效串联电阻（ESR），进而降低纹波滤波效果并增加输出阻抗。文献[3]提出了一种基于互联和阻尼分配的无源控制器来稳定boost变换器，但不考虑不确定性。文献[4]提出了一种复合非线性控制器来稳定DC/DC升压变换器，其中非线性扰动观测器用于精确跟踪，反推控制器保证了大信号的稳定性。同样，在文献[5]中提出了一种带立方卡尔曼滤波器的自适应反推控制器，用于稳定DC/DC升压变换器馈入CPL。文献[6]提出了一种用于DC/DC-buck变换器馈电CPLs的自适应无源控制器，其中非线性扰动观测器用于扰动估计，无源控制器用于大信号稳定。
然而，对于所有这些非线性控制方法，参数整定都是基于经验经验的，很难获得瞬态平稳（如超调小、振荡小、稳定时间小）的最优性能。模型预测控制（MPC）是一种有效的性能跟踪方法。近年来，它在电力变换器系统中引起了极大的关注。然而，在这些工作中，由于系统的不确定性和干扰的存在，对系统的高精度跟踪性能提出了更高的要求。
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