[發明專利]一種基于參數辨識的機械彈性儲能用PMSG控制方法

有效

• 申請號: 201610540777.6
• 申請日: 2016-07-12
• 公開（公告）號: CN106817054B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 余洋;郭旭東;米增強;鄭小江;孫辰軍
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;國網河北省電力公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P21/14;H02P21/20;H02P103/00
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一種基于參數辨識的機械彈性儲能用PMSG控制方法，所述方法首先建立由渦簧箱、齒輪變速箱和永磁同步發電機組成的永磁同步發電裝置的全系統數學模型；然后根據MRAS和Popov超穩定理論設計能辨識發電機參數(電感和磁鏈)和儲能箱參數(轉矩和轉動慣量)的兩種辨識算法觀測參數變化，然后利用辨識值建模最大程度的消除內外參數變化帶來的建模誤差；再通過設計自適應反步控制器，求得描述電阻干擾的自適應律并求得d、q軸的控制輸入信號；最后將控制信號輸入到永磁同步發電機全系統數學模型中，實現對永磁同步發電機的控制。實驗結果表明，本方法能夠最大程度的消除系統內外部的參數變化干擾，實現了發電機的高精度控制，保證電機輸出高質量電能。

技術領域

本發明涉及一種基于參數辨識的機械彈性儲能用PMSG控制方法，屬于電機技術領域。

背景技術

當前，間歇式新能源入網規模不斷擴大、尖峰負荷持續攀升。為解決間歇式電源的入網問題，平衡尖峰負荷，技術人員提出了一種永磁電機式機械彈性儲能系統，該系統選用機械渦簧作為儲能介質，通過控制永磁同步發電機實現機械能向電能的轉換。發電過程中，渦簧輸出扭矩逐漸減小，轉動慣量則逐步變大。此外，受溫度、濕度、磁飽和效應等因素影響，永磁同步發電機的內部結構參數如電阻、電感、磁鏈等將很難直接測量而表現出不確定特性，并且永磁同步發電機本身是一種多變量、高維度、強耦合的非線性系統，傳統的比例積分(PI)調節器按照經典理論設計，依賴于精確的電機模型，不能夠跟隨電機參數及擾動的變化而改變，環境適應能力弱，動態響應能力不強，魯棒性差，無法滿足高質量發電的需求。因此，設計一種新的控制方法，能夠抵抗電機內外部參數的干擾，同時控制永磁同步發電機使得機械彈性儲能系統高效安全發電是一項極具挑戰性的工作，其控制目標的關鍵在于保證電機“不飛車”的情況下將渦簧中存儲的機械能持續、安全的送入電網或供給負荷。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種基于參數辨識的機械彈性儲能用PMSG控制方法，使機械彈性儲能用永磁同步發電機在發電運行時既 能抵抗系統內外部非線性干擾，又能發出高質量電能。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種基于參數辨識的機械彈性儲能用PMSG控制方法，所述方法首先建立渦簧箱和永磁同步發電機的全系統數學模型；然后設計基于模型參考自適應系統(Model ReferenceAdaptive System，MRAS)的辨識算法跟蹤永磁同步發電機電感、磁鏈的參數攝動，以及渦簧動力源轉矩、轉動慣量的實時變化；再利用辨識得到的實時參數建立發電系統數學模型以最大程度消除內外參數擾動帶來的建模誤差，根據建立的模型，結合自適應與反步控制設計系統的非線性反步控制器，實現系統在外部參數時變和內部參數存在不確定性條件下轉速和電流精確跟蹤控制。

上述機械彈性儲能用永磁同步發電機的控制方法，所述方法包括以下步驟：

a.根據機械彈性儲能用永磁同步發電機的實際運行參數，建立永磁同步發電裝置的全系統數學模型：

T_b＝T_bf-c₁δ＝T_bf-c₁ω_st