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通过数据驱动的模型预测独立变桨控制提升大型风力机运行稳定性
Improving Operational Stability of Large-Scale Wind Turbines Through Data-Driven Model Predictive Individual Pitch Control
Songyue Zheng · Lijian Wu · Lizhong Wang · Lilin Wang 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年3月
针对结构柔性显著的现代大型风力机在非对称与随机气动载荷下运行稳定性差的问题，本文提出一种基于数据驱动模型预测控制的独立变桨控制方法（DMPC-IPC）。该方法通过优化转速/功率波动抑制、非对称载荷衰减及结构阻尼调节等多目标性能指标提升系统稳定性。采用任意多项式混沌展开构建代理模型，并结合高斯过程回归量化模型不确定性，以预测变桨对非线性动态响应的影响；设计一阶阴阳对优化求解器高效求解多步预测代价函数。基于DTU-10MW风力机在极端阵风与湍流风况下的全工况仿真验证表明，该方法显著提升了运行稳定性并...
解读: 该数据驱动的模型预测控制技术对阳光电源储能和风电产品线具有重要参考价值。其中的多目标优化和不确定性预测方法可应用于ST系列储能变流器的功率调节和PowerTitan系统的稳定性控制。特别是文中提出的高斯过程回归预测方法,可优化储能系统的SOC预测和调度策略;多步预测代价函数的优化思路也可用于改进储能...
通过规划控制器参数提升海上风力机多目标性能：一种“规划-控制”分层控制器
Multi-Objective Performance Enhancement of Offshore Wind Turbines Through Planning Controller Parameter: A ‘Plan-Control’ Hierarchical Controller
Songyue Zheng · Lilin Wang · Lizhong Wang · Lijian Wu 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年12月
针对大型海上风力机柔性结构显著且运行于风浪耦合环境的特点，提出一种“规划-控制”分层控制器（PCHC）。内环采用工业标准控制器，外环引入基于非线性模型预测控制（NMPC）的规划器优化控制器参数。NMPC规划器通过可变预测时域求解多目标优化问题，并利用高斯过程回归补偿模型失配误差。设计联合成本函数在线鲁棒调节权重，兼顾功率与转速稳定性、结构载荷抑制及执行机构动作限制。仿真验证表明，PCHC在保持现有控制器架构的同时显著提升多目标性能，利于工程应用。
解读: 该文提出的'规划-控制'分层控制架构对阳光电源的储能与风电产品具有重要借鉴价值。其中非线性MPC规划器的多目标优化思路可用于ST系列储能变流器的功率调度与电池管理，实现储能系统的经济性与寿命的动态平衡。高斯过程回归补偿模型误差的方法也可应用于PowerTitan大型储能系统的预测性维护。此外，该控制...