[發(fā)明專利]基于ADALINE技術的風力發(fā)電機組系統(tǒng)辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310294685.0
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103362741A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 葉飛;應有;孫勇;楊秦敏
• 申請（專利權）人: 浙江運達風電股份有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發(fā)明屬于風力發(fā)電、智能控制和系統(tǒng)辨識技術領域，具體涉及一種基于神經網絡中ADALINE技術的系統(tǒng)辨識方法，并結合LPV方法用于復雜、非線性的風力發(fā)電機組系統(tǒng)辨識。

背景技術

隨著風力發(fā)電技術不斷發(fā)展，以往小型的定槳風力發(fā)電機組逐漸被大型變槳、變速風力發(fā)電機組取代。這種變槳、變速風力發(fā)電機組結構更加復雜、功率輸出曲線更加優(yōu)化，對控制算法提出了更高要求，尤其在工作點和工作點之間切換的過渡階段。而控制算法的精準性強烈依賴于對象模型的精準性。針對于風力發(fā)電機組系統(tǒng)，其主要包含：空氣動力子系統(tǒng)，描述自然界的風如何轉化為槳葉轉動的驅動力；機械子系統(tǒng)，可劃分為傳動結構和支撐結構兩個功能塊，其中傳動結構將槳葉上的空氣動力轉矩傳遞到發(fā)電機軸；電力子系統(tǒng)，描述發(fā)電機軸上如何將機械能轉換為電能；執(zhí)行子系統(tǒng)，對槳葉伺服行為進行建模。要建立風力發(fā)電機組系統(tǒng)各子系統(tǒng)乃至整機系統(tǒng)模型，嚴格理論意義上的解決方案是采用機理建模方法或者非線性系統(tǒng)辨識方法，但這兩種方法并不易于實現(xiàn)。一方面，采用機理建模方法，即利用微分方程和代數(shù)方程來理解和描述風力發(fā)電機組系統(tǒng)的物理、化學過程需要耗費大量的人力物力，而且對于復雜非線性過程而言幾乎不切實際。另一方面，采用非線性系統(tǒng)辨識方法，經驗地依賴輸入輸出數(shù)據(jù)辨識非線性模型強烈依賴于激勵信號，但對于風力發(fā)電機系統(tǒng)而言，激勵測試可能會產生大量過激的擾動和產品損耗代價，而且難以在全局工作域上進行持續(xù)激勵測試。為此，需要尋找更好的系統(tǒng)辨識技術，建立既能準確表述系統(tǒng)結構、特征，又能容易辨識參數(shù)、實施控制算法的模型。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種基于ADALINE(ADAptive?LINear?Element)技術的風力發(fā)電機組系統(tǒng)辨識方法。

本發(fā)明主要針對風力發(fā)電機組系統(tǒng)由風能捕獲至傳動系統(tǒng)再至發(fā)電機轉速這一過程，其中涉及空氣動力學子系統(tǒng)、機械子系統(tǒng)、電力子系統(tǒng)部分模塊，對不同風速狀態(tài)下系統(tǒng)輸入（槳距或發(fā)電機轉矩）和系統(tǒng)輸出（發(fā)電機轉速）的模型進行辨識，提出一種結構較簡單的系統(tǒng)辨識方法。本發(fā)明的對象為變槳或變速風力發(fā)電機組，針對實際工況具有調節(jié)槳葉節(jié)距角β和發(fā)電機轉矩T_g以控制發(fā)電機轉速Ω兩種工作機制，因此能將辨識分為槳距環(huán)辨識和轉矩環(huán)辨識兩個環(huán)節(jié)。若為槳距環(huán)辨識時，系統(tǒng)輸入為槳葉節(jié)距角β，輸出為發(fā)電機轉速Ω，風速V為外部輸入；若為轉矩環(huán)辨識時，系統(tǒng)輸入為發(fā)電機轉矩T_g，輸出為發(fā)電機轉速Ω，風速V為外部輸入。根據(jù)LPV(Linear?parameter?varying)方法，需要找尋一個合適調度參數(shù)p，以表征系統(tǒng)工作狀態(tài)和劃分系統(tǒng)穩(wěn)定工作點。針對風力發(fā)電機組，將外部輸入風速V表達為兩個部分其中為表征風力發(fā)電機組運行狀態(tài)的有效風速（以下簡稱有效風速），v表征在該有效風速上的干擾疊加，且V的不同取值決定了系統(tǒng)的不同工作點，故選取有效風速作為調度參數(shù)變量。針對風力發(fā)電機組運行的某個有效風速段根據(jù)系統(tǒng)特性劃分出m個有效風速點，分別標記為對應系統(tǒng)穩(wěn)定工作點為WP_k(k=1,2,…,m)，m為自然數(shù)。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括如下步驟：

步驟1.系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的獲取：

根據(jù)風力發(fā)電機組系統(tǒng)特性，選取激勵信號,在穩(wěn)定工作點WP_k和介于兩個穩(wěn)定工作點WP_k之間的過渡階段均進行激勵，以獲取該工作域的全域輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)；采樣時間選取系統(tǒng)內部采樣時間；槳距環(huán)辨識時激勵信號為槳葉節(jié)距角β，即輸入數(shù)據(jù)為槳葉節(jié)距角β（轉矩環(huán)則為發(fā)電機轉矩T_g），輸出數(shù)據(jù)為發(fā)電機轉速Ω，同時包含外部輸入風速V；

所述的激勵信號為正弦信號與白噪聲信號的疊加信號；

步驟2.基于ADALINE技術對穩(wěn)定工作點進行辨識：

風力發(fā)電機組系統(tǒng)描述如下（實際風力發(fā)電機系統(tǒng)應當不限于此表達式）：

y(t)=G(p,q^-1)u(t)+v(t)????（1）