[發明專利]一種雙饋風力發電系統網側終端滑?？刂破髟O計方法

有效

• 申請號: 201811223149.0
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109347141B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 劉新宇;張紅濤;顧波;唐凱;岳偉寶;師永彪;徐燕;王繼東;王麗娟
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/00;H02P101/15
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

一種雙饋風力發電系統網側終端滑?？刂破髟O計方法，包括以下步驟：列寫雙饋風力發電系統網側在dq坐標軸下的數學模型；將DFIG系統的數學模型轉換成哈密頓系統模型；求解哈密頓系統的期望平衡點，得到第一哈密頓控制器；引入滑模控制，并得出DFIG系統的終端滑?？刂破?。本發明能夠通過在哈密頓系統上引入滑模理論，能夠消除外來干擾造成的系統抖振，且系統響應快、魯棒性能更好。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種雙饋風力發電系統網側終端滑?？刂破髟O計方法。

背景技術

在多自由度力學系統控制中運用能量的概念，Takaki和Ariosto于1981年在對機器人的控制中首次提出以能量的觀點，將控制器視為動態系統中的制動器，控制器通過互聯方式為受控系統提供能量以改變整個閉環動態達到期望的狀態；此觀點后來被稱之為能量成型。此方法的特點通過對系統進行無源的輸入輸出屬性，不需要通過觀測系統的狀態變量實現控制目標。

近十年來，在經過經典歐拉-拉格朗日模型、標準哈密頓模型之后，Ortega等人借鑒具有獨立儲能元件的網絡系統建模方法，建立端口受控哈密頓模型結構，提出基于無源性的互聯和阻尼配置控制方法，該方法更強調系統的能量函數、互聯模式和耗散阻尼這些本質特征，更方便進行能量成型和注入阻尼以加快實現系統穩定，能量成型控制方法的獨特優勢在：一方面，從能量平衡的新角度提供了對系統穩定機制的解釋，另一方面，不依賴于系統中某些特定的結構屬性，而是與更為廣義的系統無源特性相聯系，因此具有更寬泛的應用空間。

基于電氣系統與力學系統的相似性，互聯和阻尼配置能量成型控制方法在機器人控制器、高性能飛行器等方向得到較好地應用后，近年來又成為電氣傳動與非線性控制領域的一個新的研究熱點；在電力系統控制方面，鑒于電力系統是強非線性復雜系統，且系統中存在能量產生，因此無源性前提無法滿足，鑒于此，有人提出廣義哈密頓系統概念，廣義即指模型所描述的系統包括能量的生成、交換和耗散過程，并以偽泊松流形和廣義泊松結構為廣義哈密頓系統提供了幾何架構，還有人，應用廣義哈密頓函數方法，研究了單機、多機電力系統基于能量的控制設計等問題，導出了發電機基于動態原理的哈密頓控制模型，并對帶有超導儲能設備的同步發電機應用能量成型方法進行控制。端口受控哈密頓建模和能量成型控制在風力發電上的應用還是一個較新的領域，將該方法應用到風電場控制，屬于風力發電系統的上層控制，為多風機間功率分配和調度提供參考。由于發電機兩相靜止模型不能實現電機耦合項的完全解耦，并且由于引入相位角的正余弦運算，使得基于該端口受控哈密頓模型的能量控制器的計算復雜度大大增加。而風電系統電氣部分控制的時效性要求較高，因此這種對系統電氣部分的哈密頓建模和能量成型控制方法還需要進一步改進和提高。

將上述研究成果端口受控哈密頓建模和能量成型控制方法，應用于雙饋風力發電系統(以下簡稱為DFIG系統)，將DFIG系統的風力發電機網側數學模型改成受控端哈密頓模型，會造成在不確定擾動下出現抖振，并且出現達到平衡狀態所需的時間較慢的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種雙饋風力發電系統網側終端滑?？刂破髟O計方法，通過在哈密頓系統上引入滑模理論，能夠消除外來干擾造成的系統抖振，且系統響應快、魯棒性能更好。

一種雙饋風力發電系統網側終端滑?？刂破髟O計方法，包括以下步驟：

步驟1：列寫雙饋風力發電系統網側在dq坐標軸下的數學模型；

步驟2：將DFIG系統的數學模型轉換成哈密頓系統模型；

步驟3：求解哈密頓系統的期望平衡點，得到第一哈密頓控制器；

步驟4：引入滑?？刂疲⒌贸鯠FIG系統的終端滑模控制器。

優選地，所述雙饋風力發電系統網側在dq坐標軸下的數學模型為：