一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法
【專利摘要】一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，它由轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊、電壓空間矢量調(diào)制模塊、速度測(cè)量模塊、最大風(fēng)能捕獲模塊和一階ADRC控制器構(gòu)成矢量控制系統(tǒng)，最大風(fēng)能捕獲模塊輸出的DFIG轉(zhuǎn)子給定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊測(cè)得的DFIG轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速送入ADRC控制器，給定無(wú)功功率、給定定子磁鏈以及ADRC控制器輸出的期望電磁轉(zhuǎn)矩送入轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊，轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊輸出的轉(zhuǎn)子電壓矢量調(diào)制信號(hào)經(jīng)電壓空間矢量調(diào)制模塊控制轉(zhuǎn)子側(cè)換流器。本發(fā)明對(duì)ADRC控制器參數(shù)進(jìn)行在線優(yōu)化，解決了ADRC參數(shù)調(diào)試難度大的問(wèn)題，提高了ADRC控制器的控制精度，進(jìn)而保證了發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于控制雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的方法，屬發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電作為一種綠色、新能源發(fā)電方式得到了極大關(guān)注。隨著風(fēng)力發(fā)電和電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)占據(jù)了主流地位。
[0003]雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)作為變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流機(jī)型已得到廣泛研究。DFIG系統(tǒng)工作原理如下:首先由風(fēng)力機(jī)吸收風(fēng)能產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩，然后通過(guò)齒輪箱帶動(dòng)DFIG轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將機(jī)械功率傳遞給發(fā)電機(jī)。DFIG轉(zhuǎn)子繞組接入勵(lì)磁電流建立磁場(chǎng)，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在定子繞組中感應(yīng)出電流，然后并入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到電能的轉(zhuǎn)換。DFIG勵(lì)磁系統(tǒng)主要由網(wǎng)側(cè)換流器和轉(zhuǎn)子側(cè)換流器構(gòu)成，當(dāng)DFIG運(yùn)行于亞同步狀態(tài)時(shí)，網(wǎng)側(cè)換流器運(yùn)行于整流狀態(tài)，轉(zhuǎn)子側(cè)換流器運(yùn)行于逆變狀態(tài)向轉(zhuǎn)子繞組饋入所需的勵(lì)磁電流，完成定子磁鏈定向矢量控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的功能。
[0004]因此，為了充分利用風(fēng)能，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲，對(duì)DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制至關(guān)重要。DFIG轉(zhuǎn)子側(cè)換流器控制系統(tǒng)通常采用基于定子磁鏈定向的矢量控制，控制系統(tǒng)外環(huán)為速度環(huán)，內(nèi)環(huán)為轉(zhuǎn)矩環(huán)。由于DFIG是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合、非線性的系統(tǒng)，傳統(tǒng)速度外環(huán)采用的PI控制難以滿足高性能控制要求。
[0005]自抗擾控制(ADRC)作為一種典型的非線性控制，在很大程度上解決了PI控制的缺陷，但ADRC可調(diào)參數(shù)多，工作量大，給系統(tǒng)調(diào)試帶來(lái)了一定的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，以解決ADRC參數(shù)調(diào)試難度大的問(wèn)題，提高整個(gè)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行精度及穩(wěn)定性。
[0007]本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，所述方法由轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊、電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)模塊、速度測(cè)量模塊、最大風(fēng)能捕獲模塊和一階ADRC控制器構(gòu)成轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的矢量控制系統(tǒng)，最大風(fēng)能捕獲模塊輸出的DFIG轉(zhuǎn)子給定轉(zhuǎn)速
和轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊測(cè)得的DFIG轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速@送入ADRC控制器，給定無(wú)功功率g;、給
定定子磁鏈,I以及ADRC控制器輸出的期望電磁轉(zhuǎn)矩 :送入轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊，轉(zhuǎn)矩內(nèi)
環(huán)控制模塊輸出的轉(zhuǎn)子電壓矢量調(diào)制信號(hào)，11:經(jīng)SVPWM模塊控制轉(zhuǎn)子側(cè)換流器； 運(yùn)行中按如下步驟對(duì)一階ADRC控制器進(jìn)行優(yōu)化:a.將一階ADRC控制器的待優(yōu)化參數(shù)名，Λ，@，馮作為一個(gè)向量X = (\^αι,δχΛ^2Λ),每一個(gè)向量即為一只青蛙，第i只青蛙的位置名表示相應(yīng)
的參數(shù)值為
【權(quán)利要求】
1.一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，其特征是，所述方法由轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊、電壓空間矢量調(diào)制(SVPWM)模塊、速度測(cè)量模塊、最大風(fēng)能捕獲模塊和一階ADRC控制器構(gòu)成轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的矢量控制系統(tǒng)，最大風(fēng)能捕獲模塊輸出的DFIG轉(zhuǎn)子給定轉(zhuǎn)速ωy*和轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊測(cè)得的DFIG轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)速ωy送入ADRC控制器，給定無(wú)功功率Qs*、給定定子磁鏈Ψ*s以及ADRC控制器輸出的期望電磁轉(zhuǎn)矩T*θ送入轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊，轉(zhuǎn)矩內(nèi)環(huán)控制模塊輸出的轉(zhuǎn)子電壓矢量調(diào)制信號(hào)u*rα,u*rβ經(jīng)SVPWM模塊控制轉(zhuǎn)子側(cè)換流器； 運(yùn)行中按如下步驟對(duì)一階ADRC控制器進(jìn)行優(yōu)化:a.將一階ADRC控制器的待優(yōu)化參數(shù)λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2作為一個(gè)向量X =(λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2)，每一個(gè)向量即為一只青蛙，第i只青蛙的位置xi表示相應(yīng)的參數(shù)值為(λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2); b.初始化蛙群:設(shè)青蛙總數(shù)為U,青蛙子群數(shù)為Q，每個(gè)子群中青蛙個(gè)體數(shù)為s則U=QS,最大迭代次數(shù)為xmax,隨機(jī)產(chǎn)生U只青蛙石，x1,x2…，xu; c.對(duì)于每只青娃，計(jì)算其適應(yīng)度大小fi; d.將V只青蛙按其適應(yīng)度大小fi進(jìn)行降序排序，為了保證每個(gè)子群中青蛙的學(xué)習(xí)能力保持基本均衡，按如下方法劃分子群--第mQ+n只青蛙進(jìn)入第η個(gè)子群，其中m=0，1, 2，…，5.-1, n=l, 2, 3,…，Q ； e.在每個(gè)子群內(nèi)部進(jìn)行局部尋優(yōu):找出每個(gè)子群中適應(yīng)度最大及最小的青蛙和Zmk，為了提高子群迭代深度優(yōu)化效率，在每次迭代完后，對(duì)每個(gè)子群中的2;.進(jìn)行修正； f.每個(gè)子群局部尋優(yōu)完成后，對(duì)所有青蛙進(jìn)行混合，并按步驟d重新劃分子群，然后再按步驟e進(jìn)行局部尋優(yōu)； g.直到算法滿足終止條件:迭代次數(shù)#大于最大迭代次數(shù)，輸出參數(shù)λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2的最優(yōu)值，優(yōu)化結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，其特征是，在每次迭代完后，對(duì)每個(gè)子群中的進(jìn)行修正，具體如下: 在每次迭代完后，引入健壯因子η，對(duì)每個(gè)子群中xmin的按下式進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，其特征是，所述一階ADRC控制器由跟蹤一微分器(TD)、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)、非線性狀態(tài)誤差反饋(NLSEF)三部分組成， 所述TD數(shù)學(xué)模型為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器的控制方法，其特征是，所述ADRC控制器中，為了實(shí)現(xiàn)自抗擾功能，根據(jù)ESO實(shí)時(shí)估計(jì)出的系統(tǒng)所受擾動(dòng)Z2進(jìn)行前饋補(bǔ)償，最終得到如下:
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK103746628SQ201310748140
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】劉英培, 栗然 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）