[發(fā)明專利]一種基于微分平坦自抗擾控制的風電機組一次調(diào)頻減載控制方法

在審

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• 申請日: 2020-07-19
• 公開（公告）號: CN111812983A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王浩霖;郭強;白志剛;崔亞明;韓國強;王進;王雪峰;盧家勇;陳淑琴
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 太原景譽專利代理事務(wù)所(普通合伙) 14113
• 代理人: 鄭景華

本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于微分平坦自抗擾控制的風電機組一次調(diào)頻減載控制方法，提供了一種基于微分平坦自抗擾控制的風電機組一次調(diào)頻減載控制方法，提高了風電機組參與一次調(diào)頻減載控制時槳距角控制器的控制性能，采用以微分平坦自抗擾控制模型為基礎(chǔ)，用改進的粒子群優(yōu)化算法對微分平坦自抗擾控制器的參數(shù)進行自動優(yōu)化；本發(fā)明廣泛應(yīng)用于風電機組一次調(diào)頻減載控制領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及雙饋風電機組一次調(diào)頻控制方法，用以提高風電機組參與一次調(diào)頻減載控制時槳距角控制器的控制性能，具體涉及一種基于微分平坦自抗擾控制的風電機組一次調(diào)頻減載控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)化石能源給人類提供了大量的能源，但是隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人類對能源的需求越來越大，傳統(tǒng)的化石能源日益短缺并引起了嚴重的環(huán)境污染,發(fā)展清潔可再生能源成為必然趨勢，風力發(fā)電作為清潔能源中的一員具有廣闊的發(fā)展空間。近年來并網(wǎng)的風電機組越來越多，其功率的隨機性與波動性對電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性帶來了很大挑戰(zhàn)。為了提高電網(wǎng)對風電的消納能力，需要風電機組具備參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的功能。

為使風電機組具備參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力，需要進行減載控制，減載控制的主要目的是降低風電機組發(fā)電功率從而獲得一定的備用容量，其方法可分為超速控制和槳距角控制。超速控制多用于風速較低時，并且其功率調(diào)節(jié)范圍有限，槳距角控制的功率調(diào)節(jié)范圍大，適用于全風速段，是減載控制不可缺少的部分。僅通過槳距角控制進行減載的實現(xiàn)方式如圖1所示，首先在得知風電機組減載時的發(fā)電功率P_tar后，通過風電機組功率轉(zhuǎn)速(P-ω_r)曲線計算出風電機組發(fā)電功率為P_tar時對應(yīng)的目標轉(zhuǎn)速ω_ref，其次通過槳距角控制器下達目標槳距角指令β_ref，之后通過槳距角執(zhí)行器對控制器指令進行響應(yīng)，這就將風電機組轉(zhuǎn)速保持在ω_ref附近，進而將風電機組的發(fā)電功率穩(wěn)定在目標功率P_tar附近。

通過槳距角控制進行減載控制時，槳距角控制器的性能對整個減載控制過程的影響很大。風電機組變槳過程是非線性的并且存在外部擾動，僅通過傳統(tǒng)的PI控制器往往難以達到要求的控制效果，因此如何提高槳距角控制器的控制性能就成為一個亟待解決的問題。同時控制器參數(shù)對控制器的控制性能有很大影響，通常其參數(shù)是人為整定出來的，往往不是最優(yōu)的，因此如何優(yōu)化控制器參數(shù)也成為一個亟需解決的問題。

微分平坦自抗擾控制(DFADRC)將內(nèi)部擾動(模型參數(shù)攝動)和外部擾動定義為“總擾動”，通過擴張狀態(tài)觀測器實時觀測總擾動并將其抵消，具有較強的魯棒性和適用性，并且可用于非線性系統(tǒng)。其控制器需要對三個參數(shù)進行整定，僅僅依靠經(jīng)驗對參數(shù)進行整定存在一定局限性并且整定后的參數(shù)往往不是最優(yōu)的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種基于微分平坦自抗擾控制的風電機組槳距角控制器的方法，又進一步提出通過改進的粒子群優(yōu)化算法自動優(yōu)化微分平坦自抗擾控制器參數(shù)的方法，提高了風電機組參與一次調(diào)頻減載控制時槳距角控制器的控制性能。本發(fā)明提出了通過改進的粒子群優(yōu)化算法對微分平坦自抗擾控制的參數(shù)進行尋優(yōu)的方法，解決了控制器參數(shù)尋優(yōu)的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于微分平坦自抗擾控制的風電機組一次調(diào)頻減載控制方法，包括：

采用微分平坦自抗擾控制策略設(shè)計槳距角控制器；

設(shè)風電機組的變槳過程為：

其中：y是輸出(即轉(zhuǎn)速ω_r)，u是控制量信號(即槳距角β)，a₁，a₀，b為未知參數(shù)；

假設(shè)已知被控對象的部分參數(shù)標稱值當存在外部擾動時，公式(1)可改寫為如下形式：