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基于DFIG的风力发电系统全运行区域协同控制
Cooperative Control for DFIG-Based Wind Turbine Generation System Covering All Operating Regions
Yong Wan · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月
针对风力发电系统在全风速范围内的多重控制问题，本文提出一种基于估计器的双馈感应发电机与风力机协同控制方案，兼顾转速与机械功率的安全约束及最大功率点跟踪。首先设计全局估计器精确获取不可测的叶轮区转速，用于判别运行区域并生成参考指令；进而设计非线性自适应DFIG控制器与变桨控制器以跟踪参考目标；最后引入通用障碍Lyapunov函数确保系统物理安全约束的满足。通过多种随机风速下的蒙特卡洛仿真验证了该框架的优越性。
解读: 该研究提出的DFIG协同控制方案对阳光电源的储能变流器和风电变流产品线具有重要参考价值。其中全局估计器和自适应控制技术可优化ST系列储能变流器的并网控制性能,特别是在弱电网条件下的稳定性。通用障碍Lyapunov函数保障物理约束的方法,可应用于PowerTitan大型储能系统的安全保护。此外,该文的...
基于有效预测控制算法的并网风电PMSG性能增强
Performance Enhancement of a Grid Connected Wind Turbine-Based PMSG Using Effective Predictive Control Algorithm
Mahmoud A. Mossa · Rasha A. Mohamed · Ameena Saad Al-Sumaiti · IEEE Access · 2025年1月
本文设计一种有效控制方法以增强并网永磁同步发电机的动态性能。所提控制方法基于预测控制和反步理论的优势制定。与矢量控制、预测电流控制、基于PI的预测电压控制和基于无差拍理论的预测电压控制进行综合对比分析。结果表明,所提控制器通过保持低纹波和电流谐波、更快动态响应和降低计算负担,显著改善了发电机动态性能。
解读: 该预测控制技术可应用于阳光电源风电变流器的控制系统优化。通过先进的预测控制算法,提升永磁同步风电机组的并网性能和动态响应,降低电流谐波和纹波,提高发电效率和电网友好性,为大型风电场提供高性能变流器解决方案。...
基于管状模型的线性参数变化风能转换系统预测控制
Tube-Based Linear Parameter-Varying Model Predictive Control for Wind Energy Conversion Systems
Isah A. Jimoh · Taimur Zaman · Mazheruddin Syed · Hong Yue 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年12月
风能转换系统的最大功率提取与并网传输依赖于高性能控制系统。本文提出一种鲁棒的管状线性参数变化模型预测控制器（TLPVMPC），用于双馈感应发电机（DFIG）系统的转速及定子有功与无功功率控制。将风机与DFIG建模为单一LPV系统，并转化为等效线性时不变（LTI）系统，避免预测矩阵的在线更新。基于LTI表示，设计包含约束收紧的跟踪型名义MPC与扰动补偿控制器的TLPVMPC，结合卡尔曼滤波估计扰动上界以降低保守性。仿真对比滑模控制、LPVMPC与NMPC方法，在模型不确定性及DFIG电压部分故障下...
解读: 该文提出的TLPVMPC控制方法对阳光电源的储能变流与风电并网产品具有重要参考价值。其鲁棒控制策略可优化ST系列储能变流器的并网性能,特别是在电网扰动工况下的功率调节能力。LPV建模与扰动补偿技术可用于改进PowerTitan大型储能系统的电网支撑功能,提升系统在弱电网条件下的稳定性。文中提出的约束...
一种防御风力发电系统零动态攻击的方法
A Defense Method Against Zero-Dynamics Attack on Wind Power System
Heng Zhang · Qiang Cheng · Xin Wang · Chensheng Liu 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年6月
随着风力发电系统规模不断扩大、复杂度日益增加，网络安全措施的必要性愈发凸显，尤其是考虑到零动态攻击所带来的威胁不断升级。遗憾的是，当连续时间系统的相对阶大于 2 且采样周期较小时，采样数据系统不可避免地会引入不稳定零点，使其易受攻击者的攻击。同时，传统的基于输出的系统监测方法难以检测到此类攻击。目前主流的方法是采用广义保持器或广义采样器来实现零点迁移，但实施起来颇具挑战性。在本文中，我们提出了一种基于电可调无源元件的防御方法来应对这一挑战。该方法通过引入增益调度，并结合电可调无源元件的实时参数调...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对风电系统零动态攻击的防御技术具有重要的跨领域应用价值。虽然研究聚焦风电领域，但其核心思想——通过电子可调无源元件防御采样数据系统不稳定零点漏洞——与我司光伏逆变器、储能变流器等产品面临的网络安全挑战高度相关。 当前我司大型地面电站、工商业储能系统普遍采用数字控制架...
基于动态重构混合互联变压器技术的双馈感应发电机风电系统故障穿越能力提升
Enhancing Fault Ride-Through Capability of DFIG-Based WECS Using Dynamic Reconfiguration Hybrid Interlinking Transformer Technique
Jinmu Lai · Yang Liu · Xin Yin · Lin Jiang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月
电网故障引发的电压跌落、骤升和谐波等异常工况严重威胁双馈感应发电机（DFIG）风电转换系统的安全运行。为提升DFIG的故障穿越能力并优化变流器容量利用，本文提出一种基于动态重构混合互联变压器（DR-HIT）的新型DFIG风电系统。通过分析拓扑结构与工作原理，设计了多种运行模式及灵活切换策略。在电网正常时，DR-HIT工作于并联模式，通过多功能变流器与网侧变流器协同控制平抑输出功率波动；发生电压故障时，自动切换至串联模式，维持机端电压稳定；故障恢复后，灵活返回并联模式。仿真与实验结果验证了该方案在...
解读: 该研究提出的DR-HIT动态重构技术对阳光电源的储能变流器和风电变流器产品具有重要参考价值。其创新的串并联动态切换方案可应用于ST系列储能变流器的电网故障穿越控制，提升系统在电压跌落工况下的稳定性。同时，该技术的多功能变流器协同控制思路可优化PowerTitan大型储能系统的功率调节性能。此外，文中...
通过集成超级电容器储能系统与风力发电机组实现低惯量电网中的快速频率响应
Fast Frequency Response in Low Inertia Grids via Integrated Supercapacitor Energy Storage Systems and Wind Turbine Generators
Amirabbas Hadizade · Mehrdad Moallem · Mitchell Miller · Jiacheng Wang · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
现代电力系统中逆变型电源渗透率上升导致系统惯量显著降低，给频率稳定带来挑战。为此，一种名为“快速频率响应（FFR）”的新型辅助服务应运而生，要求风电等可再生能源在扰动后数秒内迅速提供功率支持以抑制频率跌落。本文提出一种结合超级电容器储能系统与风力发电机组的协同控制方法，提升风电系统的FFR能力。该方法确保超级电容器在不同风况下均具备快速响应能力，同时优化风电机组在宽风速范围内的FFR参与度并维持系统稳定运行。结果表明，在保持与纯超级电容配置相当投资成本的前提下，风电系统可显著增强FFR贡献，有效...
解读: 该超级电容-风电协同FFR技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的快速频率响应策略可直接应用于阳光电源构网型GFM控制技术优化，通过超级电容与储能系统的功率分层控制，实现毫秒级频率支撑响应。建议在ST2236UX等高功率储能变流器中集成超级电容模...
基于误差的主动抗扰功率控制在大型风力机变桨执行器性能退化故障下的应用
Error-Based Active Disturbance Rejection Power Control for Large-Scale Wind Turbines Under Pitch Actuator Performance Degradation Failure
Ziyang Chen · Tingna Shi · Yanfei Cao · Peng Song · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年6月
针对大型风力发电系统在变桨执行器性能退化与多重干扰耦合作用下恒功率控制的难题，本文提出一种基于误差的主动抗扰容错控制策略（E-ADRC）。该方法采用双环复合控制结构，包含抗扰跟踪环与容错补偿环。改进的E-ADRC算法显著提升了对低频风扰动的抑制能力；容错环利用桨距角残差生成独立补偿信号，有效抑制执行器故障引起的转速跟踪偏差与气动不平衡。硬件在环实验验证了该策略在提升功率稳定性、降低结构疲劳损伤方面的优越性。
解读: 该研究提出的基于误差的主动抗扰控制策略(E-ADRC)对阳光电源的储能与风电产品线具有重要参考价值。首先，E-ADRC的双环复合控制结构可优化ST系列储能变流器的功率稳定性控制，特别是在电网波动工况下的响应特性。其次，该方法在执行器故障容错方面的创新,可应用于PowerTitan大型储能系统的关键部...
一种采用双逆变器供电绕线转子感应发电机的新型变速风能转换系统
A New Variable-Speed Wind Energy Conversion System Using Double-Inverter-Fed Wound Rotor Induction Generator
Anirban Nanda · V. S. S. Pavan Kumar Hari · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年6月
本文提出双逆变器供电绕线转子感应发电机（DI - WRIG）作为风力发电系统（WECS）的潜在选择，因其具有更高的控制自由度、较宽的转速范围和高效的运行特性。通过控制发电机定子和转子绕组的供电电压频率，DI - WRIG 可在任意轴转速下以超同步模式运行，从而在整个转速范围内实现高效运行。此外，对于给定的风力机功率曲线，通过恰当选择总励磁电流、供电频率以及定子和转子之间的励磁电流分配，可使 DI - WRIG 的效率达到最大。本文讨论了所提出的 DI - WRIG 应用于风力发电的设计考虑因素。...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文提出的双逆变器馈电绕线转子感应发电机（DI-WRIG）技术具有重要的战略参考价值。该技术通过同时控制定子和转子两侧的逆变器，实现了全速度范围内的超同步运行，这与我司在光伏逆变器领域积累的双向功率变换技术存在显著的协同效应。 从技术层面分析，DI-WRIG系统的核心...
面向全运行区域的不确定风能转换系统稳定随机模型预测控制
Stable Stochastic MPC for Uncertain Wind Energy Conversion System Over Whole Operating Regions
Xiangjie Liu · Shifan Guo · Lele Ma · Xiaobing Kong 等5人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年7月
风速的随机不确定性给风力发电系统（WECS）实现可靠的功率控制带来了巨大挑战。由于随机模型预测控制（SMPC）在基于概率描述处理不确定性方面表现出色，它被认为是风力发电系统的一种有前景的控制策略。然而，由于风速具有波动特性，风力发电系统的运行点通常会发生变化。因此，将随机模型预测控制应用于风力发电系统的一个重要限制在于，传统随机模型预测控制的可行性和稳定性仅能在一个预先设计的单一运行点得到保证。针对这一问题，本文提出了一种用于不确定风力发电系统的稳定随机模型预测控制策略，以确保风力发电系统在整个...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对风电系统的稳定随机模型预测控制技术具有重要的借鉴价值和迁移应用潜力。虽然论文聚焦于风能转换系统，但其核心方法论与我们在光伏逆变器、储能系统及多能互补解决方案中面临的不确定性控制问题高度契合。 该技术的核心价值在于通过管道式控制框架和Luenberger观测器，实现...
构网型风力发电系统的频率响应分析与增强
Frequency Response Analysis and Enhancement of Grid-Forming Wind Generation Systems
Lei Liu · Liansong Xiong · Xianjue Luo · Xiaohan Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年10月
摘要：构网型（GFM）风力发电系统（WGS）能够在扰动期间主动响应电网频率变化。然而，随着扰动强度的增加，构网型风力发电系统的频率响应（FR）性能逐渐不足，导致电网频率偏差容易超出相关阈值。由于构网型风力发电系统构建频率的特性及其与电网频率的相互作用，其频率响应机制尚不清楚，这给提升构网型风力发电系统的频率响应性能带来了挑战。为此，本文分析了构网型风力发电系统的频率响应机制，并提出了一种频率响应增强控制方法。首先，建立了能够反映上述频率相互作用的频率响应模型。然后，从物理角度分析了构网型风力发电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项构网型风电系统频率响应技术具有重要的跨领域应用价值。虽然研究聚焦于风电领域，但其核心机理——构网型（Grid-Forming）电源的频率响应机制与增强策略，与公司光伏逆变器和储能系统的技术演进方向高度契合。 该论文揭示的间接和直接频率响应双路径机制，为阳光电源优化构网...
电池储能系统辅助的离网型风能转换系统在恶劣电池荷电状态条件下的运行
BESS Assisted Off-Grid Wind Energy Conversion System Operated Under Adverse Battery-SoC Conditions
Sheshadri Shekhar Rauth · Debaprasad Kastha · Prabodh Bajpai · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年6月
为孤岛微电网供电的风力发电系统（WECS）通常会并入电池储能系统（BESS）作为能量缓冲装置。为确保安全和长使用寿命，此类系统中的电池组（BB）不得过度充电或深度放电。本文针对集成了电池储能系统的基于双馈感应发电机（DFIG）的孤岛风力发电系统，提出了一种可重构运行策略。当电池组的荷电状态（SoC）接近上限时，转子侧变流器采用改进的电压控制器调节直流母线电压，同时使双馈感应发电机偏离最大功率点运行。当电池组的荷电状态接近下限时，提出了一种基于最小用户不适因子的减载策略，以便电池储能系统能在不深度...
解读: 该BESS辅助离网WECS的SoC越限保护策略对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。文章提出的发电机转矩与负载功率协调控制方法，可直接应用于阳光电源离网型储能系统的能量管理策略优化，特别是在风光储微电网场景中，通过动态调节源荷功率平衡来避免电池过充过放，延长...
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
Md. Shamsul Arifin · Mohammad Nasir Uddin · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
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...
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...
考虑功率输出与平滑性的连续风扰下风能转换系统强迫扭振抑制方案
Suppression Scheme for WECS's Forced Torsional Vibration Under Continuous Wind Disturbance Considering Power Yield and Smoothness
Feng Jia · Zhe Xu · Xuhui Tan · Lei Chen 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
风能转换系统的主要控制目标包括最大化发电功率和最小化不必要的机械负载。在持续的风扰动下，传动系统会出现宽频带的强迫扭转振动，其频谱与风的波动频谱相似。研究还发现，现有的主动阻尼控制无法有效抑制强迫扭转振动，其中一些控制方法甚至可能产生不利影响。此外，抑制这种宽频带的扭转振动可能会恶化功率跟踪效果并加剧功率波动。为解决上述问题，本文首先定义了一个闭环传递函数来描述强迫扭转振动特性。揭示了抑制扭转振动所需的电气阻尼重塑要求，进而提出了一种具有频率区分性电气阻尼配置的控制器结构。定性分析了控制参数 τ...
解读: 从阳光电源风电变流器及新能源综合解决方案业务视角来看，这项针对风电系统传动链扭振抑制的研究具有重要的工程应用价值。论文提出的频率区分电阻尼控制策略，本质上是通过优化变流器控制算法来实现机电耦合系统的多目标协同优化，这与阳光电源在风电变流器领域追求高可靠性、高发电效率的技术路线高度契合。 该技术的核...
超级电容器与氢储能混合储能系统的元件 sizing 与能量管理以改善风能系统的功率调度
Component Sizing and Energy Management for a Supercapacitor and Hydrogen Storage Based Hybrid Energy Storage System to Improve Power Dispatch Scheduling of a Wind Energy System
Md. Biplob Hossain · Md. Rabiul Islam · Kashem M. Muttaqi · Danny Sutanto 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
摘要：随着风能等可再生能源逐步取代传统发电厂，有必要为混合储能系统制定新的组件规模确定方法和能量管理方法，以实现承诺在特定时间间隔内向电网供应的预期调度功率水平。作为氢能存储（HES）运行的电解槽（ELs）、燃料电池（FCs）和储氢罐，不仅能为电力部门实现电气化，还能在风力发电系统中提供灵活的调度功率水平。为了充分发挥氢能存储的优势，本研究提出一种概率方法，用于合理确定由质子交换膜燃料电池/电解槽和超级电容器（SC）组构成的混合储能系统的规模。此外，还提出了一种两层能量管理方法，以改进氢能存储的...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项针对超级电容器与氢储能混合系统的研究具有重要的战略参考价值。该论文提出的概率化容量配置方法和双层能量管理策略，与我司在储能系统集成和新能源调度领域的技术路线高度契合。 该研究的核心价值在于通过混合储能系统优化风电并网的功率调度可靠性。超级电容器处理高频波动，氢储能系统...