[發(fā)明專利]雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組非線性分?jǐn)?shù)階自抗擾阻尼控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610016461.7
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105449699B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉鋮;蔡國偉;羅遠(yuǎn)翔;陳沖;王麗馨;楊鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所22102
• 代理人: 陳傳林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運行和控制領(lǐng)域，是一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組非線性分?jǐn)?shù)階自抗擾阻尼控制方法，應(yīng)用于含雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的互聯(lián)電網(wǎng)阻尼控制。

背景技術(shù)

隨著全國電網(wǎng)互聯(lián)，極易引起電力系統(tǒng)功率振蕩，嚴(yán)重影響功率輸送和電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。特別是近年來風(fēng)電技術(shù)的快速發(fā)展，雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組(Doubly Fed Induction Generators,DFIG)已得到廣泛應(yīng)用，使得互聯(lián)電網(wǎng)特性更為復(fù)雜。所以含DFIG的互聯(lián)電網(wǎng)阻尼控制是一個值得關(guān)注的問題。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生功率振蕩時，如果不能有效抑制振蕩將嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運行，而DFIG的隨機(jī)性也必然會加劇系統(tǒng)振蕩的擴(kuò)大，后果嚴(yán)重。所以如果能夠利用現(xiàn)有系統(tǒng)中的并網(wǎng)DFIG為電網(wǎng)功率振蕩提供阻尼控制，將為互聯(lián)電網(wǎng)的功率振蕩抑制提供新的途徑。因此，擾動期間使DFIG具有阻尼抑制能力變得極為重要。

目前，在提高和改善含DFIG電網(wǎng)阻尼控制方面主要有兩類方法：一種是使用硬件設(shè)備，如配置附加儲能設(shè)備平抑振蕩，但增加了附加成本，運行及維護(hù)具有一定難度；另一種是傳統(tǒng)控制策略的改進(jìn)。例如傳統(tǒng)DFIG阻尼控制器設(shè)計還多利用基于PI控制的PSS環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單、易于應(yīng)用。但含DFIG電網(wǎng)是典型的不確定性參數(shù)和強非線性時變系統(tǒng)，系統(tǒng)的運行條件時刻改變，因此傳統(tǒng)PI控制器很難滿足要求。但上述方法普遍存在投資大、控制策略對參數(shù)魯棒性不強，實現(xiàn)較為困難等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對含雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組互聯(lián)電網(wǎng)，提供一種計算簡單、結(jié)果準(zhǔn)確、易于實現(xiàn)且工程應(yīng)用價值高，能夠提高雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組的效率，改善含雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組互聯(lián)電網(wǎng)的阻尼水平的雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組非線性分?jǐn)?shù)階自抗擾阻尼控制方法。

本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組非線性分?jǐn)?shù)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(yīng)風(fēng)電機(jī)組(Doubly Fed Induction Generators),縮寫DFIG的多機(jī)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型；

其中：δ_i為第i臺發(fā)電機(jī)的功角，ω_i為第i臺發(fā)電機(jī)的角速度，ω₀為第i臺發(fā)電機(jī)的額定角速度，為第i臺發(fā)電機(jī)的角速度導(dǎo)數(shù)，H_i為第i臺發(fā)電機(jī)的慣性時間常數(shù)，P_mi為第i臺發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率，P_ei為第i臺發(fā)電機(jī)的電磁功率，D_i為第i臺發(fā)電機(jī)的阻尼系數(shù)，P_eB1為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點發(fā)電機(jī)的電磁功率，P_wi為網(wǎng)絡(luò)中第i臺風(fēng)機(jī)的有功功率，A₁，A₂，A₃，A₄為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)分塊矩陣；

2)通過微分同胚映射構(gòu)建含分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；

選取參考狀態(tài)變量為：

其中e為參考狀態(tài)變量，△δ_j為第j臺同步發(fā)電機(jī)的功角變化量，△ω_j為第j臺同步發(fā)電機(jī)的角速度變化量，為第j臺同步發(fā)電機(jī)的角速度導(dǎo)數(shù),n為發(fā)電機(jī)臺數(shù)；

進(jìn)行微分同胚映射，定義如下：

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

3)通過設(shè)計自抗擾控制(Auto Disturbance Rejection Controller),縮寫ADRC中的擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(Extended State Observer),縮寫ESO對預(yù)控變量p₂中含有的系統(tǒng)參數(shù)和狀態(tài)變量進(jìn)行補償；

構(gòu)造二階ESO估計系統(tǒng)中包含的許多參數(shù)和狀態(tài)變量，具體表達(dá)式如下：