Robust black start of an offshore wind farm with DRU based HVDC link using power synchronization control
本文提出一种用于含DRU-HVDC链路海上风电场黑启动的通用功率同步控制器，通过外环电压-功率下垂和虚拟功率量应对大延迟，实现均衡功率分配与稳定运行，案例验证其鲁棒性。
2025-06-20 cs.SY eess.SY
The helix approach: using dynamic individual pitch control to enhance wake mixing in wind farms
使用动态概念的风电场控制是一个研究课题，正在收到越来越多的兴趣。该方法的主要概念是风力涡轮机控制设置的动态变化导致更高的尾流湍流，并且随后由于增加的混合而导致更快的尾流恢复。因此，下游涡轮机经历更高的风速，从而增加其能量捕获。动态风电场控制的当前技术状态是改变上游涡轮机的推力的大小。虽然非常有效，但这种方法也会导致功率和推力变化增加，对能量质量和疲劳负载产生负面影响。在本文中，提出了一种新的方法，在风电场的风力涡轮机的动态控制：使用单独的桨距控制，固定框架的倾斜和偏航力矩的涡轮机上的变化，从而动态地操纵尾流。这种策略被命名为螺旋方法，因为产生的尾流具有螺旋形状。双涡轮风力发电场的大涡模拟表明，螺旋的方法导致增强的尾流混合与最小的功率和推力的变化。
2020-04-08 cs.SY eess.SY
Social Hierarchy-based Distributed Economic Model Predictive Control of Floating Offshore Wind Farms
本文实现了最近开发的基于社会分层的分布式经济模型预测控制（DEMPC）算法在浮动海上风电场的功率最大化的目的。控制器使用偏航和基于感应的涡轮机重新定位（YITuR）的概念来实现该目标，该概念实时地最小化相邻浮动风力涡轮机转子之间的重叠区域，以最小化尾流效应。使用FOWFSim-Dyn数值预测浮动风电场的动态和性能。为了保证DEMPC算法的快速决策，在动态优化过程中使用前馈神经网络来估计浮动风力涡轮机的动态。对于布局范围从1乘2到1乘5的模拟风电场，当使用YITuR而不是贪婪操作时，预计能源产量将增加20%。增加风速和风向的变化也进行了研究，并示出减少控制器的性能，由于神经网络预测的误差上升。
2020-10-19 cs.SY eess.SY
A New Wind Farm Active Power Control Strategy to Boost Tracking Margins in High-demand Scenarios
本文提出一种结合开环最优调度与反馈校正的风电场有功功率控制策略，通过尾流转向和感应控制提升功率跟踪精度并减少饱和与疲劳载荷。
2023-07-10 cs.CE cs.SY eess.SY
Stochastic Dynamic Programming for Wind Farm Power Maximization
风电场可以通过协调整个风电场各个涡轮机控制器的设定点，利用先进的控制算法提高年发电量（AEP）。然而，在实际应用中实现性能改进仍然是一个重大的挑战，因为很难利用模型来捕捉相关的复杂空气动力学现象，同时又保持对控制设计的服从性。我们制定了一个多阶段的随机最优控制问题的风电场功率最大化，并表明它可以通过动态规划解析求解。特别是，我们的模型结合了状态和输入相关的乘性噪声，其分布捕获随机风波动。最优控制策略和值函数明确地结合了这些分布的矩，建立了风流量数据和最优反馈控制之间的联系。我们用数值实验来说明结果，这些实验证明了我们的方法比基于确定性模型的现有方法的优势。
2020-03-17 cs.SY eess.SY math.OC
Data-Driven Surrogate-Model for Real-Time Loads Prediction in Floating Wind Farms
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；TU Delft（代尔夫特理工大学）
本研究提出一种数据驱动的浮式风电场实时载荷预测替代建模框架，采用两阶段方法结合FFNN与GPR或FFNN修正残差，DEL估计误差低于15%且计算耗时满足实时要求，展现了其在浮式风电场控制中的应用潜力。
2026-10-14 cs.SY eess.SY
Real-Time Dynamic Layout Optimization for Floating Offshore Wind Farm Control
本文针对漂浮式海上风电场提出一种实时动态布局优化控制策略，通过集中式布局优化与模型预测控制减小尾流效应，在功率最大化和设定点跟踪场景下分别实现25%稳定增产和快速一致跟踪。
2024-01-16 cs.SY eess.SY
Model-Free Fast Frequency Support of Wind Farms for Tracking Optimal Frequency Trajectory
本文提出基于比例积分控制器的风场快速频率支撑方法，无需依赖同步发电机调速器模型，实现最优频率轨迹跟踪，并通过单风场和多风场系统验证其有效性。
2026-04-02 cs.SY eess.SY
Closed-loop model-predictive wind farm flow control under time-varying inflow using FLORIDyn
本文提出基于 FLORIDyn 与集合卡尔曼滤波的闭环模型预测风电场控制框架，仅靠风机测量在线优化设定点，在十机、3 小时时变入流仿真中实现最高 4.4% 增能并提升抗扰鲁棒性。
2025-03-04 cs.SY eess.SY
PLL Based Sub-/Super-synchronous Resonance Damping Controller for D-PMSG Wind Farm Integrated Power Systems
Xi’an Thermal Power Research Institute CO.LTD.（西安热工研究院有限公司）
本文提出基于锁相环的自适应次/超同步共振阻尼控制器，解决传统方法存在的控制成本高、参数调节复杂等问题，通过简化结构和灵活适应性提升控制器性能。
2026-04-02 cs.SY eess.SY
Reinforcement Learning Increases Wind Farm Power Production by Enabling Closed-Loop Collaborative Control
提出首个直接与高保真度大涡模拟集成的强化学习控制器，通过动态闭环协作控制实时响应大气湍流，使风电场功率输出提升4.30%，显著优于静态最优偏航控制。
2025-06-25 cs.LG cs.SY eess.SY
From Cut-In to Rated: Multi-Region Floating Offshore Wind Farm Control for Secondary Frequency Regulation
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出多区域控制框架，针对风速区间设计新型发电机转矩控制器和PI-LQR，采用sigmoid函数实现控制融合，通过NL-MPC和LPVTD-MPC模型实现风电场功率跟踪，验证了两种方法在二次频率调节市场的有效性。
2026-04-09 cs.SY eess.SY
An Additional Resonance Damping Control for Grey-Box D-PMSG Wind Farm Integrated Weak Grid
State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室）
本文提出针对灰盒D-PMSG系统的额外共振阻尼控制策略，通过外部控制回路增强系统稳定性，验证了其在不同工况下的有效性。
2026-04-07 cs.SY eess.SY
Damping Wind Farm Resonances with Current Based Model Predictive Pulse Pattern Control
针对传统线性电流控制器风电场谐振阻尼效果有限、低开关频率下优化脉冲模式加剧阻尼局限的问题，提出高带宽电流型模型预测脉冲模式控制器，可在低开关频率下实现高增益并拓宽阻尼频率范围，经多相中压风电系统数值验证有效。
2024-06-21 cs.SY eess.SY
Deep Learning-Aided Model Predictive Control of Wind Farms for AGC Considering the Dynamic Wake Effect
为了提供自动发电控制（AGC）服务，要求风电场（WF）动态地控制其运行以跟踪时变功率参考。尾流效应在涡轮间产生了显著的气动干扰，对WF的动态功率产生了显著影响。然而，动态尾流模型的非线性和高维性质，带来了极高的计算复杂度和模糊的WF控制器的设计。本文通过提出一种面向控制的降阶WF模型和一种深度学习辅助的模型预测控制（MPC）方法，克服了动态尾流模型带来的控制困难。利用计算流体动力学（CFD）的最新进展来提供模拟WF动态尾流的高保真数据，两种新型深度神经网络（DNN）架构被专门设计用于学习动态WF降阶模型（ROM），该模型可以捕获主要的流动动力学。然后，一个新的MPC框架的构建，显式地将所获得的WF ROM协调不同的涡轮机，同时考虑动态尾流相互作用。建议WF ROM和控制方法进行了评估，在一个广泛接受的高维动态WF模拟器，其准确性已通过实际测量数据进行了验证。研究了一个9涡轮WF机和一个更大的25涡轮WF机的情况。通过将WF模型状态减少许多数量级，大大减少了控制方法的计算负担。此外，通过所提出的方法，可以跟踪的AGC信号的范围内的WF在动态运行中扩展了现有的贪婪控制器相比。
2021-08-24 cs.SY eess.SY math.OC
Active Power Control of Waked Wind Farms: Compensation of Turbine Saturation and Thrust Force Balance
有功功率控制调节风电场产生的总功率与电网消耗的功率。由于尾流效应，在下游风力涡轮机处，可用功率降低并且湍流增加。这种影响导致了风力发电场控制的设计挑战，其中应保持供应和需求之间的微妙平衡，同时考虑风力涡轮机结构中的负载平衡。我们提出了一个简单的反馈控制器，调整所需的功率设定点的个别风力涡轮机，以补偿涡轮机的饱和度和平衡推力的基础上的控制架构。出于补偿目的，风力涡轮机中的功率跟踪的动态近似为纯时间延迟过程，并且推力平衡设计基于涡轮机的识别的线性模型。在本文中，我们表明，所提出的控制架构允许所产生的功率跟踪其参考，即使当涡轮机饱和，而推力是平衡的。此外，结果表明，所提出的功率分配策略，考虑推力平衡，也避免了汽轮机饱和，从而有利于能源生产。所提出的反馈控制器的有效性证明了使用高保真计算流体动力学模拟的小型风电场。
2021-04-08 cs.SY eess.SY
Multi-Loop Design of Virtual Synchronous Machine Control for DFIG-Based Wind Farms
Comillas Pontifical University（科米利亚斯教皇大学）；Alcalá University（阿尔卡拉大学）；Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L（西门子歌美飒可再生能源创新与技术有限公司）
本文针对弱电网下风电场需提供惯性等支撑的问题，提出协调频域方法调谐双馈感应发电机虚拟同步机控制，所得控制器性能符合设计目标，方法易应用于工业项目。
2026-07-31 cs.SY eess.SY
Collective Large-scale Wind Farm Multivariate Power Output Control Based on Hierarchical Communication Multi-Agent Proximal Policy Optimization
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；China Academy of Industrial Internet（中国工业互联网研究院）
针对风电场高复杂性导致的功率控制难题，提出HCMAPPO算法协调多变量连续控制，通过分层通信最大化功率输出，实验证明其显著优于传统方法且可跨规模应用。
2023-05-17 cs.AI cs.MA cs.SY
LIDAR-Assisted Exact Output Regulation for Load Mitigation in Wind Turbines
优化风力涡轮机性能涉及最大化能量收集，同时寻求最小化塔架结构、叶片和转子上的负载疲劳。为了提高涡轮机的控制性能，风预见测量技术，如光探测和测距（LIDAR），近年来一直是研究人员的兴趣点。在本文中，我们探讨了一个经典的控制方法，称为精确输出调节（EOR）的应用，以提高激光雷达增强风力涡轮机的控制性能。EOR控制器被设计为实现已知输入干扰的抑制，同时还确保系统输出跟踪期望的参考信号。该控制器由状态反馈控制器和前馈增益组成。激光雷达风预览信息被用来获得一个低阶外系统风动力学建模。该风力外系统用于获得前馈增益矩阵，使得EOR控制器能够有效地抑制输入干扰并实现期望的参考跟踪。在国家可再生能源实验室（NREL）5 MW参考风力涡轮机的全非线性气动弹性模型上，在部分负载和满载运行区域中，对EOR控制器进行了广泛的模拟。为了进行性能比较，我们还实现了一个基线转矩控制器和一个常用的前馈控制方法，称为扰动调节控制（DAC）。结果表明，与基线和DAC控制器相比，EOR控制器可以提供显著改善的疲劳负载减少和更平滑的功率输出，而不损害能量产生水平。
2019-10-17 cs.SY eess.SY
Active power control of wind farms: an instantaneous approach on waked conditions
本文提出了一种闭环控制器的风电场提供有功功率控制服务，使用高保真计算流体动力学为基础的风力发电厂模拟器。所提出的设计提高了功率跟踪稳定性，并允许简单的理解，其中每个涡轮机被认为是一个纯时滞系统。本文研究了在完全唤醒条件下，在有限的功率可用性与不同的标称功率分布的控制性能。结果表明，通过关闭控制回路获得的电力生产的改善，相比贪婪操作。此外，功率跟踪能力通过轴向感应所支持的标称功率分布以及涡轮饱和的发生和负载分布而增强。
2022-05-12 cs.SY eess.SY
Assist-as-needed Control for FES in Foot Drop Management
School of Informatics, University of Edinburgh（信息学院，爱丁堡大学）；Anne Rowling Neurology Clinic, School of Medicine, University of Edinburgh（安妮·罗文神经科诊所，医学院，爱丁堡大学）；Alan Turing Institute, U.K.（艾伦·图灵研究所，英国）
本文提出了一种闭环FES控制器，通过实时脚部清空动态调整刺激强度，以提高足下垂管理的效率和用户舒适度。
2025-10-03 cs.RO cs.SY eess.SY
Hierarchical RL-MPC Control for Dynamic Wake Steering in Wind Farms
Technical University of Denmark, Department of Wind and Energy Systems（丹麦技术大学，风能与能源系统系）
本文提出分层框架结合强化学习与模型预测控制，通过RL学习补偿状态估计供MPC控制器使用，实现23%的功率增益并优于理想MPC，相比直接RL控制在安全性和稳定性上更优。
2026-04-13 cs.LG cs.SY eess.SY
A hybrid prognosis approach for robust lifetime control of commercial wind turbines
本文提出一种结合数据驱动SVM载荷预测与基于模型损伤估计的混合预测方案，通过动态调整RDAC控制器增益实现商业风机的鲁棒疲劳寿命控制，在5 MW参考风机上验证了其有效性。
2024-04-29 cs.SY eess.SY
Accelerating Reinforcement Learning for Wind Farm Control via Expert Demonstrations
Department of Wind and Energy Systems, Technical University of Denmark（丹麦技术大学风能与能源系统系）
提出一种利用稳态尾流模型生成的专家演示预训练方法，通过行为克隆初始化Soft Actor-Critic网络，消除初始学习阶段，使初始性能接近基线水平，并在在线微调后超越查表控制器。
2026-04-13 cs.LG cs.SY eess.SY
Proportional dispatch and fairness in wind farm power tracking
Inria and DI ENS, Ecole Normale Supérieure, PSL Research University（法国国家信息与自动化研究所与巴黎高等师范学院、PSL研究大学）；IFP Energies nouvelles（IFP新能源研究院）
针对风电场功率跟踪问题，提出迭代比例分配方法实现涡轮间功率储备公平分布，兼顾鲁棒性和计算效率，接近最大最小公平性。
2026-08-11 cs.SY eess.SY
Integrating Black Start Capabilities into Offshore Wind Farms by Grid-Forming Batteries
电力系统目前正经历着通过大规模部署可再生能源发电脱碳的过渡。这些正在逐步取代传统的火力发电厂，后者是今天黑启动（BS）服务的主要提供者。因此，在全部/部分断电的情况下，常规黑启动资源未准备好操作。海上风电场（OWF），其大容量和快速控制器，有潜力作为新的BS单元。这一新服务引入了对风力电力系统的新设计的需求，以能够满足非传统发电机组的黑启动要求。在本文中，挑战和可能的解决方案，在集成BS服务到OWF将被提出。第一挑战由BS单元的实现来表示。BS装置应能够首先形成风电场功率岛，并承受通电引起的瞬态现象。可以有几种不同的解决方案，例如，在风电场设计中集成电网形成转换器，其可以是电池储能系统（BESS）。在本文中，具体的挑战进行了分析，使用模拟的风电场配备了一个网格形成BESS，并讨论了建议的解决方案。可以得出结论，由BESS和OWF组成的混杂系统结合诸如网格形成控制、软计费等的新技术代表了能够利用OWF提供BS服务的可行建议。
2022-11-11 cs.SY eess.SY
Scalable Optimization for Wind Farm Control using Coordination Graphs
Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）；HU University of Applied Sciences（HU应用科学大学）；Hasselt University（哈塞尔特大学）；Data Science Institute（数据科学研究院）
风力发电场是生态和可再生能源发电的关键驱动力。由于其容量的快速增加，当代风电场需要坚持对功率输出的严格限制，以确保电网的稳定性。具体地，要求风电场控制器将风电场的电力生产与电网运营商施加的电力需求相匹配。这是一个重要的优化问题，因为风力涡轮机之间存在复杂的依赖关系。最先进的风力发电场控制通常依赖于基于物理学的方法，这些方法无法捕获定义涡轮机健康状态的完整负载谱。如果不考虑这一点，农场涡轮机的长期可行性就会受到威胁。考虑到决定涡轮机寿命的复杂依赖性，学习灵活的最优控制策略需要数据驱动的方法。然而，由于风电场是大规模的多智能体系统，在整个联合行动空间优化控制策略是棘手的。我们提出了一种新的学习方法，利用稀疏的风电场结构分解的优化问题的风电场控制。使用贝叶斯方法，基于多智能体汤普森采样，我们探讨了与需求相匹配的配置的因子联合行动空间，同时考虑涡轮机的寿命。我们将我们的方法应用于网格状风电场布局，并使用最先进的风流模拟器评估配置。我们的结果是有竞争力的基于物理的启发式方法的需求误差，而相反的启发式，我们的方法的寿命高风险涡轮机。
2021-01-19 cs.AI cs.LG cs.SY
Autoencoder-Based and Physically Motivated Koopman Lifted States for Wind Farm MPC: A Comparative Case Study
本文对比两种用于风电场MPC的AE-Koopman模型，发现估计风速的模型优于物理启发Koopman模型，而直接预测功率的纯数据驱动模型仅在物理假设错误且模型及时更新时更具优势。
2024-09-10 cs.SY eess.SY
A Switching Thrust Tracking Controller for Load Constrained Wind Turbines
风力涡轮机容易发生结构退化，特别是在海上位置。基于塔架的结构健康状况，功率降额策略可以被用来减少结构载荷，以功率损失为代价。本文介绍了一种新的闭环开关控制结构，以限制单个涡轮机的推力。从参考调速器领域的发展中获得灵感，通过推力跟踪控制器扩展现有的需求功率跟踪控制器。后者仅在超过用户定义的前后推力约束时激活，该约束可基于涡轮机的实际损坏状态进行设置。在具有单调气动载荷响应的下调节器的基础上，提出了一种简单的线性推力跟踪控制器。这样的方案可以减少空气动力学负载，同时在电力生产上产生可接受的损失，在风力发电场设置中，可以通过其他涡轮机来补偿。大涡模拟验证了该方案在满足推力约束条件下的性能。
2022-04-11 cs.SY eess.SY
A control-oriented wind turbine dynamic simulation framework which resolves local atmospheric conditions
风力涡轮机可能会遇到当地天气扰动，这是没有考虑到常用的风力涡轮机模拟包。没有这些信息，它是极具挑战性的评估控制器性能方面的影响，当地的大气条件的变化。另一方面，等到实地测试时间太晚，成本也太高。为了填补这一空白，在本文中，我们开发了一个面向控制的涡轮机动态仿真框架，以评估控制器的性能，考虑当地大气条件的扰动。这一目标是通过将内部风力涡轮机（IWT）模型集成到天气研究和预报（WRF）模拟工具中来实现的。建议的框架上实施的5 MW参考风力涡轮机，说明了当地大气条件的影响。控制器的性能结果进行了比较，来自疲劳，空气动力学，结构和湍流（FAST）模拟器作为验证。仿真结果表明，所提出的WRF-IWT模型能够捕捉涡轮动力学和控制器性能的复杂的本地大气条件的扰动。所提出的框架可以用来帮助设计控制器，这是更适用于现实世界的风力条件。
2022-11-01 cs.SY eess.SY
Load constrained wind farm flow control through multi-objective multi-agent reinforcement learning
Department of Wind and Energy Systems, Technical University of Denmark（丹麦技术大学风能与能源系统系）
提出多智能体强化学习框架，结合独立软演员-评论家架构和数据驱动代理模型，在风电场流动控制中通过形状奖励函数约束损伤等效载荷增量，实现功率提升与负载控制的多目标优化。
2026-05-06 cs.LG cs.SY eess.SY
Sensorless Real-Time Reduced Order Model Based Adaptive Maximum Power Tracking Pitch Controller for Grid Connected Wind Turbines
提出了一种用于并网型风力发电机的无传感器最大功率跟踪变桨控制器。所提出的架构的主要优点是，该方法确保平稳运行，从而最大限度地减少机械应力和损坏的WT在高风速和电网瞬态条件。同时，它还：a）减少公共耦合点（PCC）总线电压的瞬变，b）减少转子速度振荡，以及c）控制风力涡轮机的输出功率而不超过其热极限。该方法可以在没有风速测量的情况下工作。为了考虑PCC处网格变化的影响，网格中的受影响区域被建模为研究区域（感兴趣区域），其余区域（外部区域）被建模为频率相关降阶模型（FDROM）。然后使用降阶模型（ROM）来估计参考速度。该控制器利用发电机实际转速与参考转速之间的误差进行设计，以保证平稳运行，并将转速和气动功率限制在额定值。该架构进行了评估，使用风电场集成昆都尔的两个区域和IEEE-39总线测试系统，使用实时数字仿真器（RTDS）。
2019-09-14 cs.SY eess.SY
Analysis and optimal individual pitch control decoupling by inclusion of an azimuth offset in the multi-blade coordinate transformation
Delft Center for Systems and Control, Faculty of Mechanical Engineering, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学机械工程学院系统与控制中心）
本文通过在反向多叶片坐标变换中引入方位偏移，提出了一种新的分析和设计框架，用于解耦非旋转轴，从而应用简单的单输入单输出控制器，减少叶片疲劳载荷。
2018-08-27 cs.SY eess.SY
On the Analysis and Synthesis of Wind Turbine Side-Side Tower Load Control via Demodulation
针对柔性风力机塔架侧向1P周期载荷与固有频率共振问题，提出基于正交解调并叠加发电机转矩的MDC策略，通过解耦实现对角LTI控制器设计，并在OpenFAST中验证降载效果。
2023-09-04 cs.SY eess.SY
Periodic Load Rejection for Floating Offshore Wind Turbines via Constrained Subspace Predictive Repetitive Control
独立变桨距控制（IPC）是减轻大型风力机叶片载荷的有效控制策略。由于IPC通常要求高变桨距致动，因此在设计控制器时应考虑变桨距致动器的安全约束。本文提出了一种约束子空间预测重复控制（SPRC）方法，该方法考虑了桨距角和桨距角变化率的限制。为了实现这一目标，一个模型预测控制计划实施的完全数据驱动的SPRC方法，将变桨致动器的物理限制的控制问题制定。然后，制定了一个最优控制律的约束，以便未来的约束违反的预期和预防。案例研究表明，开发的约束SPRC减少变桨活动，以减轻叶片载荷时，遇到风湍流和突然阵风。更重要的是，该方法允许风力发电场运营商设计保守的范围为桨距致动器的约束，满足安全限制，设计规范和物理限制。这将有助于减轻致动器上的循环疲劳载荷，增加结构可靠性并延长桨距控制系统的寿命。
2021-04-09 cs.SY eess.SY
Nonlinear System Identification for Model-Based Control of Waked Wind Turbines
本文提出一种非线性系统辨识框架，用径向基函数与多项式组合的功率系数图建模风电机组动力学，在风洞实验中验证了其改善控制性能与适应性。
2025-10-07 cs.SY eess.SY physics.flu-dyn
A Study on the Impact of Wind Generation on the Stability of Electromechanical Oscillations
New York University Polytechnic School of Engineering（纽约大学波林工程学院）
本文研究风力发电对机电振荡稳定性的影晌，通过模态分析评估不同风电渗透率和地理安装位置下的双馈感应发电机风电场对两区域电力网络稳定性的影响，设计电压和补充阻尼控制器以提高网络阻尼。
2015-02-01 cs.SY eess.SY
Partitioning techniques for non-centralized predictive control: A systematic review and novel theoretical insights
本文系统性综述了非集中式模型预测控制（MPC）的划分技术，将其分为五大类，并提出统一图论形式体系、混合整数规划重构及预测划分等新概念，为该领域提供理论见解与未来展望。
2025-09-14 cs.SY eess.SY
