[發明專利]一種雙饋感應風力發電機轉子側換流器的控制方法

有效

• 申請號: 201310748140.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103746628A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉英培;栗然
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P9/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術領域

本發明涉及一種用于控制雙饋感應風力發電機（DFIG）轉子側換流器的方法，屬發電技術領域。

背景技術

近年來，風力發電作為一種綠色、新能源發電方式得到了極大關注。隨著風力發電和電力電子技術的快速發展，變速恒頻風力發電技術已經占據了主流地位。

雙饋感應風力發電機（DFIG）作為變速恒頻風力發電機的主流機型已得到廣泛研究。DFIG系統工作原理如下：首先由風力機吸收風能產生機械轉矩，然后通過齒輪箱帶動DFIG轉子轉動，從而將機械功率傳遞給發電機。DFIG轉子繞組接入勵磁電流建立磁場，由于轉子的轉動，在定子繞組中感應出電流，然后并入電網，實現風能到電能的轉換。DFIG勵磁系統主要由網側換流器和轉子側換流器構成，當DFIG運行于亞同步狀態時，網側換流器運行于整流狀態，轉子側換流器運行于逆變狀態向轉子繞組饋入所需的勵磁電流，完成定子磁鏈定向矢量控制任務，實現最大風能捕獲的功能。

因此，為了充分利用風能，實現最大風能捕獲，對DFIG轉子側換流器的控制至關重要。DFIG轉子側換流器控制系統通常采用基于定子磁鏈定向的矢量控制，控制系統外環為速度環，內環為轉矩環。由于DFIG是一個多變量、強耦合、非線性的系統，傳統速度外環采用的PI控制難以滿足高性能控制要求。

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可調參數多，工作量大，給系統調試帶來了一定的難度。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種雙饋感應風力發電機轉子側換流器的控制方法，以解決ADRC參數調試難度大的問題，提高整個雙饋感應風力發電系統的運行精度及穩定性。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種雙饋感應風力發電機轉子側換流器的控制方法，所述方法由轉矩內環控制模塊、電壓空間矢量調制（SVPWM）模塊、速度測量模塊、最大風能捕獲模塊和一階ADRC控制器構成轉子側換流器的矢量控制系統，最大風能捕獲模塊輸出的DFIG轉子給定轉速????????????????????????????????????????????????和轉速測量模塊測得的DFIG轉子實際轉速送入ADRC控制器，給定無功功率、給定定子磁鏈以及ADRC控制器輸出的期望電磁轉矩送入轉矩內環控制模塊，轉矩內環控制模塊輸出的轉子電壓矢量調制信號經SVPWM模塊控制轉子側換流器；

運行中按如下步驟對一階ADRC控制器進行優化：

a.將一階ADRC控制器的待優化參數作為一個向量，每一個向量即為一只青蛙，第i只青蛙的位置表示相應的參數值為；

b.初始化蛙群：設青蛙總數為U，青蛙子群數為Q，每個子群中青蛙個體數為S，則U=QS，最大迭代次數為N_max，隨機產生U只青蛙X₁,X₂,…,X_U；

c.對于每只青蛙，計算其適應度大小F_i；

d.將U只青蛙按其適應度大小F_i進行降序排序，為了保證每個子群中青蛙的學習能力保持基本均衡，按如下方法劃分子群：第mQ+n只青蛙進入第n個子群，其中m=0,1,2，…，S-1，n=1,2,3,…，Q；

e.在每個子群內部進行局部尋優：找出每個子群中適應度最大及最小的青蛙和，為了提高子群迭代深度優化效率，在每次迭代完后，對每個子群中的進行修正；

f.每個子群局部尋優完成后，對所有青蛙進行混合，并按步驟d重新劃分子群，然后再按步驟e進行局部尋優；

g.直到算法滿足終止條件：迭代次數N大于最大迭代次數N_max，輸出參數的最優值，優化結束。

上述雙饋感應風力發電機轉子側換流器的控制方法，在每次迭代完后，對每個子群中的進行修正的方法如下：

在每次迭代完后，引入健壯因子，對每個子群中的按下式進行動態修正：

其中，，為中最大元素，為中最小元素；為修正后的值，用取代后再執行上述步驟f。