[發(fā)明專利]雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系模型參數(shù)的單獨辨識方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711303860.2
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107798205B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金宇清;魯重江;吳大明;鞠平;吳峰;潘學(xué)萍
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 南京行高知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32404
• 代理人: 王培松

本發(fā)明公開了一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系模型參數(shù)的單獨辨識方法，所述方法通過在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號上疊加正弦形式的慢速擾動信號，激發(fā)雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的慢動態(tài)過程，從而實現(xiàn)了軸系參數(shù)與電氣及控制器參數(shù)的解耦辨識，可以在尚不知曉雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電氣參數(shù)和控制器參數(shù)準(zhǔn)確值的情況下，對軸系參數(shù)進(jìn)行單獨辨識，辨識結(jié)果具有良好的精度，解決了以往雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系模型參數(shù)難以辨識的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系模型參數(shù)的單獨辨識方法，屬于電力系統(tǒng)建模領(lǐng)域。

背景技術(shù)

雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(以下稱為“DFIG機(jī)組”)是目前風(fēng)力發(fā)電中使用的主流機(jī)型之一，它由風(fēng)力機(jī)(含葉片和輪轂)、傳動系統(tǒng)(含連接風(fēng)力機(jī)的低速傳動軸、增速齒輪箱和連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的高速傳動軸)、雙饋感應(yīng)電機(jī)、電力電子變流器及其控制器等部分組成。建立準(zhǔn)確的DFIG機(jī)組模型，對于研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后與電網(wǎng)的交互影響有重要意義。

DFIG機(jī)組的軸系模型主要用于描述傳動系統(tǒng)的柔性及扭振特性，DFIG機(jī)組軸系的結(jié)構(gòu)如圖1所示。與風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)相比，齒輪箱的慣性很小，所以可以將齒輪箱的慣性忽略或計入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性，這樣可以得到表示DFIG機(jī)組軸系的兩質(zhì)塊模型，其方程如下：

上式中，H_t和H_g分別為風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性時間常數(shù)；K_s為軸系的剛度系數(shù)；D_sh和D_g分別為軸系和發(fā)電機(jī)的阻尼系數(shù)；T_m、T_e、T_sh分別為風(fēng)力機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩、發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、軸系傳遞的機(jī)械轉(zhuǎn)矩；ω_t和ω_r分別為風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；θ_tw為風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩個質(zhì)塊間的相對角位移。該模型中有五個參數(shù)：H_t、H_g、K_s、D_sh、D_g。

DFIG機(jī)組是一個多時間尺度的動態(tài)系統(tǒng)，目前通常采用的在DFIG機(jī)組并網(wǎng)線路上制造電壓跌落擾動的參數(shù)辨識方法會同時激發(fā)DFIG機(jī)組中的電磁暫態(tài)、機(jī)電暫態(tài)和機(jī)械動態(tài)過程。尤其是機(jī)電暫態(tài)和機(jī)械動態(tài)過程在時間上無法完全解耦，動態(tài)過程涉及發(fā)電機(jī)、控制器和軸系的參數(shù)，由于參數(shù)數(shù)量過多，難以準(zhǔn)確辨識。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系模型參數(shù)的單獨辨識方法，通過單獨激發(fā)DFIG機(jī)組軸系慢動態(tài)過程的方式來準(zhǔn)確辨識軸系模型的參數(shù)。

技術(shù)方案：本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組軸系模型參數(shù)的單獨辨識方法，包括以下步驟：

1)在DFIG機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號上施加正弦形式的轉(zhuǎn)速擾動信號并屏蔽實際轉(zhuǎn)速信號，記錄擾動施加過程中DFIG機(jī)組承受的風(fēng)速和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化數(shù)據(jù)；

2)建立DFIG機(jī)組的單機(jī)并網(wǎng)模型，并隨機(jī)設(shè)定其電氣參數(shù)的數(shù)值和控制器參數(shù)的數(shù)值，以使DFIG機(jī)組模型可以進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運行；

3)采用優(yōu)化算法，以步驟1)中所述正弦形式轉(zhuǎn)速擾動信號為輸入，以DFIG機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化為輸出，辨識DFIG機(jī)組軸系模型中的H_t、H_g、K_s、D_sh四個參數(shù)；

4)固定步驟3)中辨識出的H_t參數(shù)數(shù)值，采用優(yōu)化算法，以步驟1)中所述正弦形式轉(zhuǎn)速擾動信號為輸入，以DFIG機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化為輸出，辨識DFIG機(jī)組軸系模型中的H_g、K_s、D_sh、D_g四個參數(shù)。