[發明專利]雙饋感應風電機組非線性分數階自抗擾阻尼控制方法

有效

• 申請號: 201610016461.7
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105449699B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 劉鋮;蔡國偉;羅遠翔;陳沖;王麗馨;楊鳴
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種雙饋感應風電機組非線性分數階自抗擾阻尼控制方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)建立含雙饋感應風電機組(Doubly Fed Induction Generators),縮寫DFIG的多機系統數學模型；

δ·i=ωi-ω0ω·i=ω02Hi(Pmi-Pei)-Di2Hi(ωi-ω0)Pei=(A1+A2A4-1A3)PeB1+A2A4-1Pwi---(1)]]>

其中：δ_i為第i臺發電機的功角，ω_i為第i臺發電機的角速度，ω₀為第i臺發電機的額定角速度，為第i臺發電機的角速度導數，H_i為第i臺發電機的慣性時間常數，P_mi為第i臺發電機的機械功率，P_ei為第i臺發電機的電磁功率，D_i為第i臺發電機的阻尼系數，P_eB1為網絡中節點發電機的電磁功率，P_wi為網絡中第i臺風機的有功功率，A₁，A₂，A₃，A₄為網絡參數分塊矩陣；

2)通過微分同胚映射構建含分數階系統的數學模型；

選取參考狀態變量為：

e=[Δδ1,Δω1,ω·1,...,Δδj,Δωj,ω·j,...,Δδn,Δωn,ω·n],j=1,2,...,n---(2)]]>

其中e為參考狀態變量，△δ_j為第j臺同步發電機的功角變化量，△ω_j為第j臺同步發電機的角速度變化量，為第j臺同步發電機的角速度導數,n為發電機臺數；

進行微分同胚映射，定義如下：

p1=ciΣi=1lei,j+kiD-μΣi=1lei,j,j=1,...,np2=p·1=ci(Δδ·j+Δω·j+ω··j)-μkiD-μ(Δδ·j+Δω·j+ω··j)=ci(Δδ·j+Δω·j+fj(x)+gj(x)u)-μkiD-μ(Δδ·j+Δω·j+fj(x)+gj(x)u)=a+du---(3)]]>

其中：p₁，p₂為映射后的狀態變量，c_i，k_i為比例系數，l為e包含變量的個數，n為發電機臺數，D^-μ為分數階微積分算子，μ為分數階微積分算子系數，別為p₁，Δδ_j，Δω_j一階導數，為第j臺同步發電機角速度二階導數；u為控制輸入，g_j(x)為的控制輸入u的系數部分，f_j(x)為的非控制輸入部分，d為p₂的控制輸入u的系數部分，a為p₂的非控制輸入部分；

3)通過設計自抗擾控制(Auto Disturbance Rejection Controller),縮寫ADRC中的擴張狀態觀測器(Extended State Observer),縮寫ESO對預控變量p₂中含有的系統參數和狀態變量進行補償；

構造二階ESO估計系統中包含的許多參數和狀態變量，具體表達式如下：

λ=m1-p1m·1=m2-β01fal(m1-p1,α1,δ)+b0um·2=-β02fal(m1-p1,α2,δ)---(4)]]> 1

其中：λ，α₁，α₂，δ為控制變量；m₁，m₂為擴張變量，fal為非線性函數，β₀₁，β₀₂為比例系數，b₀為控制輸入系數；

不確定性因素通過可調參數m₂，β₀₁，β₀₂，δ動態補償；

非線性函數定義如下：

fal(λ,α,δ)λδ1-α,|λ|≤δ|λ|αsign(λ),|λ|>δ---(5)]]>

其中：λ，α，δ為控制變量，sign為符號函數；

4)分數階自抗擾Fractional order-Auto Disturbance Rejection Controller，縮寫FADRC控制律的選取；

在ESO反饋線性化后，設計一階系統的非線性狀態誤差反饋律(Nonlinear State Error Feedback),縮寫NLSEF數學模型為：

λ1=-m1u0=β1fal(λ1,a3,δ)u′=(u0-m2)/b0---(6)]]>

其中：λ₁，α₃為控制變量，β₁為比例系數，u₀為非線性狀態誤差反饋律，u’為控制律，得到最終的控制律即為：

u′=-m2-u0b0---(7).]]> 2