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基于Kolmogorov-Arnold网络的跟网型与构网型电力电子系统阻抗辨识
Kolmogorov-Arnold Network Based Impedance Identification of Power Electronic Systems with Grid Following and Grid Forming Control
| 作者 | Cao Shen · Fei Zhang · Wei Gu · Tao Chen · Jialong Wu · Jiaqi Feng |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年9月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 阻抗模型 阻抗识别方法 Kolmogorov–Arnold网络 并网变流器系统 风电场 |
语言:
中文摘要
阻抗模型正被用于电力电子系统的稳定性分析。由于难以获取详细的控制器信息,因此很难推导解析阻抗模型。本文针对采用跟网型和构网型控制的并网变流器系统,提出了一种基于柯尔莫哥洛夫 - 阿诺尔德网络(KAN)和物理信息的阻抗识别方法。利用柯尔莫哥洛夫 - 阿诺尔德表示定理,所提出的两层 KAN 用可学习的单变量样条函数取代了固定的神经元权重,从而与具有相当精度的多层感知器相比,以更少的可训练参数和更浅的网络深度实现了通用逼近。通过实时数字仿真器中采用双馈感应发电机变流器的风电场验证了所提方法的有效性,并与其他神经网络结构进行了比较。
English Abstract
An impedance model is being adopted for the stability analysis of power electronic systems. Due to limited accessibility to detailed controller information, the analytical impedance model is difficult to derive. This letter proposes an impedance identification method based on the Kolmogorov–Arnold network (KAN) and physical information for grid-connected converter systems with grid-following and grid-forming control. Leveraging the Kolmogorov–Arnold representation theorem, the proposed two-layer KAN replaces fixed neuronal weights with learnable univariate spline functions, thereby achieving universal approximation with fewer trainable parameters and reduced network depth than a multilayer perceptron with comparable accuracy. The effectiveness of the proposed method is validated by wind farms with doubly fed induction generator converters in the real-time digital simulator and compared with other neural structures.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务角度来看,这项基于Kolmogorov-Arnold网络(KAN)的阻抗识别技术具有重要的战略价值。当前,阳光电源的光伏逆变器、储能系统在大规模并网场景中面临日益复杂的稳定性挑战,特别是在构网型(Grid-Forming)和跟网型(Grid-Following)控制模式共存的新型电力系统中,精确的阻抗建模是保障系统稳定运行的关键。
该技术的核心价值在于解决了控制器信息受限情况下的阻抗模型获取难题。传统解析建模方法依赖详细的控制参数,在实际工程中往往难以实现。KAN方法通过可学习的单变量样条函数替代固定神经元权重,以更少的参数量和更浅的网络深度实现高精度逼近,这对于阳光电源在现场快速部署、实时监测系统稳定性具有显著优势。特别是在风光储一体化项目中,该技术可有效识别多种变流器拓扑的阻抗特性,为系统优化提供数据支撑。
从技术成熟度评估,该方法已在实时数字仿真器中通过双馈风电系统验证,具备较好的工程化基础。但应用于阳光电源产品仍面临挑战:一是需要建立涵盖不同运行工况的训练数据集;二是KAN网络在嵌入式控制器中的实时计算性能需要验证;三是与现有故障诊断和保护系统的集成问题。
建议阳光电源将此技术纳入数字化研发体系,优先在1500V大功率逆变器和储能变流器PCS产品线开展试点应用,结合物理信息神经网络技术,构建自适应阻抗辨识功能,提升产品在弱电网环境下的适应能力,强化在新型电力系统中的技术领先地位。