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一种近似哈密顿神经网络增强的多机电力系统励磁控制
A Nearly Hamiltonian Neural Network-Enhanced Multi-Machine Power System Excitation Control
| 作者 | Youbo Liu · Xuexin Wang · Gao Qiu · Zhiyuan Tang · Ji’ang Liu · Aoyang Jiang |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Systems |
| 出版日期 | 2025年6月 |
| 技术分类 | 控制与算法 |
| 技术标签 | 深度学习 |
| 相关度评分 | ★★★★ 4.0 / 5.0 |
| 关键词 | 广义哈密顿系统理论 近哈密顿神经网络 非线性励磁控制 稳定性 仿真 |
语言:
中文摘要
广义哈密顿系统理论(GHST)是高维非线性电力系统励磁控制的有力工具,但由于实际高阶系统解析不可行以及子模块不完整,该理论依赖降阶动态,从而导致控制误差。为解决这一问题,本文提出了一种基于近哈密顿神经网络(NHNN)的非线性励磁控制方法。该方法从测量数据中学习每台发电机的结构化哈密顿量,减轻了因降阶引起的哈密顿量实现误差。然后,通过组合这些哈密顿量,提出了一种保持系统响应的全局能量函数,用于稳定控制。在双机系统上的仿真结果表明,与广义哈密顿系统理论和PID控制方法相比,该方法提高了系统稳定性,平均超调量分别降低了19.11%和27.19%,积分平方误差(ISE)分别降低了27.42%和44.06%。
English Abstract
The generalized Hamiltonian system theory (GHST) is a powerful tool for excitation control in high-dimensional non-linear power systems, but relies on reduced-order dynamics, given the analytical non-tractability of realistic high-order systems and incomplete sub-modules, causing control errors. To address this, a nearly Hamiltonian neural network (NHNN)-based nonlinear excitation control is proposed. This method learns the structured Hamiltonian for each generator from measurements, mitigating Hamiltonian realization errors arising from reduced-order. A global energy function preserving system responses is then presented by assembling these Hamiltonians for stabilization control. Simulations on a dual-machine system justified improved stability compared to GHST and PID rivals, achieving reductions of 19.11% and 27.19% in average overshoot, as well as 27.42% and 44.06% in integral squared error (ISE), respectively.
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SunView 深度解读
该近似哈密顿神经网络控制技术对阳光电源构网型储能系统具有重要应用价值。在PowerTitan大型储能系统并网场景中,传统哈密顿励磁控制虽能保证能量结构稳定性,但对参数摄动敏感。该研究提出的深度学习补偿方案可直接应用于ST系列储能变流器的GFM控制策略:通过神经网络实时补偿电网阻抗变化、负载扰动等不确定性,在保留虚拟同步机能量函数特性的同时增强鲁棒性。特别适用于多储能站协同控制场景,可优化功率振荡抑制与电压稳定控制性能,提升弱电网适应能力。建议结合iSolarCloud平台积累的运行数据训练神经网络模型,实现参数自适应优化。