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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

多分辨率动态模态分解在宽频谐波不稳定识别中的应用

Multiresolution Dynamic Mode Decomposition for Wideband Harmonic Instability Identification

作者 Rui Kong · Subham Sahoo · Yubo Song · Yi Xiao · Chao Gao · Frede Blaabjerg
期刊 IEEE Transactions on Power Electronics
出版日期 2024年12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 谐波不稳定 模式识别 多分辨率动态模式分解 算法参数 振荡场景
语言:

中文摘要

现代电力电子主导电网中谐波不稳定的模态识别有助于振荡检测、稳定性评估以及进一步的阻尼控制。然而,信号中复杂的振荡成分和可能出现的非特征性瞬态变化,给振荡信号的稳健且准确的模态识别带来了挑战。本文利用基于多分辨率动态模态分解(MR - DMD)算法的识别方法,在多个频率分解层次和时间子集上提取具有时频信息的主导系统模态,从而提高处理缺失数据时的稳健性。此外,定义并推导了关键算法参数,以揭示其对算法性能的影响,同时进一步构建了参数设计框架以优化识别结果。利用实验条件下的实际测量数据,在多种振荡场景中对所提出的方法和框架进行了验证和阐释。

English Abstract

Mode identification of harmonic instability in modern power electronics-dominated power grids facilitates oscillation detection, stability assessment and further damping control. However, complex oscillation components and possible uncharacteristic transient variations of the signal pose challenges to robust and accurate mode identification of oscillation signals. In this article, an identification method based on multiresolution dynamic mode decomposition (MR-DMD) algorithm is leveraged to extract dominant system modes with time-frequency information at multiple frequency decomposition levels and temporal subsets, thereby improving robustness in handling missing data. In addition, key algorithm parameters are defined and derived to reveal their impact on the algorithm's performance, while a framework of parameter design is further developed to optimize the identification results. The proposed method and framework are verified and interpreted under diverse oscillation scenarios using real measurement data from experimental conditions.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的多分辨率动态模态分解(MR-DMD)技术对我们在电力电子主导型电网中的谐波不稳定性识别具有重要应用价值。

在光伏逆变器和储能系统的实际运行中,宽频谐波振荡问题日益突出,特别是在高渗透率新能源电网场景下。该技术通过多频率分解层级和时间子集提取系统主导模态,能够有效应对复杂振荡成分和非特征性瞬态变化,这对我们的逆变器控制系统优化和电网稳定性评估具有直接意义。相比传统FFT或小波分析,MR-DMD在处理缺失数据时展现出更强的鲁棒性,这在实际测量环境中尤为关键。

该方法的工程应用价值体现在三个层面:首先,可集成到阳光电源的智能监控平台,实现振荡的早期检测和预警;其次,为储能系统的阻尼控制策略提供精确的模态信息,提升系统稳定裕度;第三,支持大规模新能源电站的并网稳定性评估和优化设计。

从技术成熟度看,论文基于实测数据验证,算法参数设计框架较为完善,具备工程化应用基础。但也存在挑战:算法的实时性能否满足快速控制需求、参数自适应调整机制如何在多变工况下保持最优、以及与现有SCADA系统的集成复杂度等问题需要深入研究。

建议我们的研发团队关注该技术在1500V高压系统、混合储能系统等复杂场景的适用性验证,并探索与AI算法结合实现智能化故障诊断的可能性,这将强化阳光电源在电网友好型新能源装备领域的技术领先优势。