← 返回
风电变流技术 低电压穿越LVRT ★ 5.0

一种具有低电压穿越能力和改进动态性能的III型风能转换系统新型智能功率控制技术

A Novel Intelligent Power Control Technique for a Type-3 Wind Energy Conversion System With LVRT Capability and Improved Dynamic Performance

作者 Md. Shamsul Arifin · Mohammad Nasir Uddin
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年10月
技术分类 风电变流技术
技术标签 低电压穿越LVRT
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 智能功率控制 风力发电系统 低电压穿越 神经模糊网络 混合训练方法
语言:

中文摘要

本文提出了一种基于新型神经模糊(NF)的智能功率控制(IPC)技术,用于 3 型风能转换系统(WECS),该技术可通过管理风能转换系统的电网侧扰动来实现低电压穿越(LVRT)能力。所提出的 IPC 技术将定子有功功率和无功功率的指令值与实际值之间的误差作为输入,并通过两个 NF 网络处理这些输入,以生成转子侧变流器(RSC)开关的 d - q 轴开关信号。此外,还开发了一种混合训练方法来训练 NF 系统参数。在不同的电网扰动和风速变化条件下,通过仿真测试了所提出控制技术的性能。此外,还在不同运行条件下对所提出的控制技术和经典的比例 - 积分控制技术的性能进行了对比研究。此外,本研究还对风能转换系统的稳定性和 NF 网络的有效性进行了研究。此外,还搭建了一个 3 型风能转换系统的实验室原型,使用 DSP 控制板 DS - 1104 实时测试所提出的 IPC 技术的性能。仿真和实验结果均验证了 IPC 技术的低电压穿越能力及其在风速变化时的卓越动态响应。

English Abstract

This paper presents a novel neuro-fuzzy (NF) based intelligent power control (IPC) technique for a Type-3 wind energy conversion system (WECS), which can achieve low voltage ride through (LVRT) capability by managing grid side disturbance of WECS. The proposed IPC technique considers the errors between command and actual values of real and reactive powers of the stator as inputs and processes these inputs through two NF networks to generate d-q axis switching signals for the switches of rotor side converters (RSCs). Additionally, a hybrid training method is developed to train the NF system parameters. The performance of the proposed control technique is tested in simulation under different grid disturbance and wind speed variations. Furthermore, a comparative study of performances is conducted between the proposed and the classical proportional-integral control technique at different operating conditions. Additionally, the stability of WECS and the effectiveness of the NF networks are investigated in this study. Furthermore, a laboratory prototype of Type-3 WECS is also built to test the performance of the proposed IPC technique in real-time using the DSP controller board DS-1104. Both the simulation and experimental results verify the LVRT capability of the IPC technique as well as its superior dynamic response with variations in wind speed.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的神经模糊智能功率控制技术虽然针对三型风电变流系统,但其核心控制思想与我司在光伏逆变器、储能变流器领域的技术路线高度契合,具有重要的借鉴价值。

该技术的核心亮点在于通过神经模糊网络实现对有功和无功功率的智能协调控制,特别是其低电压穿越(LVRT)能力的实现方式值得关注。对于阳光电源而言,随着光伏和储能系统在电网中的渗透率不断提升,电网支撑能力已成为产品竞争力的关键指标。该技术采用的双神经模糊网络架构直接处理功率误差信号生成dq轴控制量,相比传统PI控制展现出更优的动态响应特性,这对提升我司逆变器在电网扰动下的快速响应能力具有直接参考意义。

从技术成熟度评估,该方案已完成DSP控制器的实时验证,证明了工程化可行性。但神经模糊系统的参数训练依赖混合训练方法,这在批量生产中可能面临参数标定复杂度高、一致性保证困难等挑战。对于阳光电源的应用场景,建议重点关注以下机遇:一是将该智能控制策略移植到储能变流器的并网控制中,增强系统在弱电网环境下的适应性;二是结合我司在AI芯片应用方面的积累,探索神经网络控制算法的硬件加速实现,降低计算延迟。

技术挑战主要集中在算法的泛化能力验证和极端工况下的鲁棒性保证。建议与研发团队开展联合攻关,在现有产品平台上进行小批量试验,逐步积累不同电网条件下的运行数据,为算法优化提供支撑。