[發(fā)明專利]一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越的控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810846870.9
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108964127B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦博宇;方鋮;孫浩原;李景;謝鵬浩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/00;H02P9/10;H02P101/15
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

本發(fā)明提供了一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越的控制方法，其中，包括：S1，求解預(yù)設(shè)魯棒H_∞控制模型，獲取所述轉(zhuǎn)子側(cè)換流器勵磁電壓控制信號，其中，所述預(yù)設(shè)魯棒H_∞控制模型的目標(biāo)為最大化故障期間所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的干擾抑制效果和提升動態(tài)響應(yīng)性能；S2，根據(jù)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器勵磁電壓控制信號，對換流器開斷進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越控制。基于ISS理論更新被控對象數(shù)學(xué)模型，使得受控系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有理論保證。本發(fā)明將基于SDRE技術(shù)對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行魯棒控制，提升雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越的控制方法。

背景技術(shù)

由于化石能源的枯竭和環(huán)境污染問題凸顯，大力發(fā)展可再生能源發(fā)電技術(shù)已成為世界共識。其中，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是近年來發(fā)展最迅速的可再生能源發(fā)電技術(shù)。雙饋風(fēng)機(jī)(DoublyFedInductionGenerater，DFIG)作為最重要的風(fēng)力發(fā)電機(jī)之一，具有尺寸更小，成本更低，控制靈活等優(yōu)點(diǎn),并廣泛應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用。

然而伴隨著雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的大量投運(yùn)，其對電網(wǎng)波動敏感的特點(diǎn)可能對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。因此，許多國家的電網(wǎng)規(guī)范提供了雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)故障時的技術(shù)規(guī)定，不僅要求風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在故障期間連續(xù)運(yùn)行，還要為系統(tǒng)提供功率支撐。

一種有效提高雙饋風(fēng)機(jī)故障穿越(FaultRideThrough，F(xiàn)RT)能力的方法是外加動態(tài)無功功率補(bǔ)償器(例如靜態(tài)同步補(bǔ)償器(STATCOM))，可以通過利用靜態(tài)無功補(bǔ)償器(SVC))以提供瞬態(tài)無功功率支持。然而，出于經(jīng)濟(jì)性的考慮，很多雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并未安裝無功補(bǔ)償裝置。為了克服此問題，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)故障穿越控制策略以充分利用DFIG自身的無功功率調(diào)節(jié)能力。傳統(tǒng)的PID控制器因其具有簡單、可靠等特性，已被廣泛應(yīng)用于雙饋風(fēng)機(jī)功率解耦控制中。但是，PID控制器通常是基于線性化系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)的，在嚴(yán)重故障情況下，無法保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和良好的動態(tài)響應(yīng)性能。

魯棒H_∞控制方法已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中以獲得良好的干擾抑制效果和動態(tài)響應(yīng)性能。對于非線性系統(tǒng)的魯棒H_∞控制，通常需求解Hamilton-Jacobi-Issacs(HJI)偏微分方程以獲得相應(yīng)的控制律。然而，對于非線性形式的HJI不等式尚無一般性解法，為該理論的應(yīng)用帶來一定困難。狀態(tài)相關(guān)Riccati方程(SDRE)技術(shù)因其簡單、有效，已在非線性控制領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。SDRE技術(shù)將所研究系統(tǒng)的非線性動態(tài)分解為狀態(tài)向量和狀態(tài)相關(guān)矩陣值函數(shù)的乘積，使得所研究系統(tǒng)得以繼承線性系統(tǒng)特征，并同時保留原有的非線性特征。由于狀態(tài)相關(guān)系數(shù)(SDC)矩陣的非唯一性，SDRE技術(shù)為進(jìn)一步優(yōu)化控制性能提供了額外的自由度。目前，有必要提升雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越能力。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越的控制方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)故障穿越控制方法，包括以下步驟：

S1，通過求解預(yù)設(shè)魯棒H_∞控制模型，獲取轉(zhuǎn)子側(cè)換流器勵磁電壓控制信號，其中，所述預(yù)設(shè)魯棒H_∞控制模型的目標(biāo)函數(shù)為最大化故障期間風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的干擾抑制效果和動態(tài)響應(yīng)性能；

S2，根據(jù)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器勵磁電壓控制信號，對換流器開斷進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的故障穿越控制。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，預(yù)設(shè)魯棒H_∞控制模型的表達(dá)式如下：