[發(fā)明專利]一種直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組灰箱模型的參數(shù)辨識(shí)方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010971256.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN112165115B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂敬;朱浩;戴金水;湯海雁;李琰;田新首
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué);中國電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀;劉翠

本發(fā)明提供了一種直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組灰箱模型的參數(shù)辨識(shí)方法及裝置，首先，通過建立機(jī)側(cè)系統(tǒng)(包括發(fā)電機(jī)和機(jī)側(cè)變流器)直流端口的理論阻抗和測(cè)量阻抗，利用最小二乘法辨識(shí)得到機(jī)側(cè)變流器的控制器參數(shù)。然后，建立直驅(qū)發(fā)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)交流端口的整體理論阻抗，并將辨識(shí)得到的機(jī)側(cè)變流器控制器參數(shù)代入，通過與測(cè)量阻抗的比較，利用最小二乘法辨識(shí)得到網(wǎng)側(cè)變流器的控制器參數(shù)。本發(fā)明利用交、直流端口阻抗頻率特性實(shí)現(xiàn)直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器不同帶寬控制環(huán)節(jié)控制參數(shù)的精確辨識(shí)，且能夠保證直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組端口寬頻阻抗特性的一致性，適用于具有多帶寬控制環(huán)節(jié)的風(fēng)電機(jī)組參數(shù)辨識(shí)，具有實(shí)用性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)方便、辨識(shí)精確等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組灰箱模型的參數(shù)辨識(shí)方法及裝置

背景技術(shù)

在能源資源短缺以及環(huán)境污染不斷嚴(yán)重的背景下，風(fēng)能作為可再生能源重要的一部分越來越引起人們的重視。目前，我國風(fēng)電總裝機(jī)容量世界第一，已成為我國第三大主力電源。隨著陸上風(fēng)電開發(fā)日趨飽和，海上風(fēng)電將成為未來風(fēng)力發(fā)電的主要發(fā)展方向。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，陸上風(fēng)電機(jī)組將以雙饋機(jī)型為主，海上風(fēng)電機(jī)組將以直驅(qū)全功率機(jī)型為主。

直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組采用背靠背全功率變流器作為發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的接口裝備，對(duì)風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性起決定性影響。直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組包含機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，機(jī)、網(wǎng)側(cè)變流器均含有復(fù)雜的控制結(jié)構(gòu)。為研究風(fēng)電機(jī)組/風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性，往往需要建立風(fēng)電機(jī)組的詳細(xì)模型，包括仿真模型和數(shù)學(xué)模型，因此需要知道風(fēng)電機(jī)組所采用的控制策略和控制參數(shù)。然而，風(fēng)機(jī)制造商因商業(yè)保密，一般不會(huì)公開其所采用的具體控制策略和控制參數(shù)，即存在黑/灰箱問題，這給風(fēng)電機(jī)組的準(zhǔn)確建模提出了挑戰(zhàn)。為解決該問題，相關(guān)學(xué)者開展了風(fēng)電機(jī)組的參數(shù)辨識(shí)研究。目前，已有研究多集中在電氣參數(shù)辨識(shí)方面，如發(fā)電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)等，部分文獻(xiàn)研究了風(fēng)電變流器控制參數(shù)的辨識(shí)，但多采用時(shí)域辨識(shí)方法，僅能較準(zhǔn)確地辨識(shí)單一參數(shù)，而對(duì)具有多帶寬控制環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)精度不高。此外，少數(shù)文獻(xiàn)提出控制器參數(shù)的頻域辨識(shí)方法，但所提方法基于控制器的解耦模型，導(dǎo)致控制器內(nèi)環(huán)參數(shù)的辨識(shí)精度偏低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組灰箱模型的參數(shù)辨識(shí)方法及裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組灰箱模型的參數(shù)辨識(shí)方法，包括以下步驟：

基于直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)與機(jī)側(cè)變流器及其控制，建立機(jī)側(cè)變流器直流端口理論阻抗；

在機(jī)側(cè)變流器直流端口注入擾動(dòng)電壓，測(cè)量機(jī)側(cè)變流器直流端口阻抗；

給定機(jī)側(cè)變流器的控制器參數(shù)初始值，構(gòu)建損失函數(shù)，使得測(cè)量得到的直流端口阻抗與直流端口理論阻抗在各個(gè)頻率點(diǎn)處的阻抗差值的平方和最小，通過非線性最小二乘算法辨識(shí)獲得機(jī)側(cè)變流器的控制器參數(shù)；

建立直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的網(wǎng)側(cè)變流器交流端口整體理論正序阻抗，并將辨識(shí)得到的機(jī)側(cè)變流器控制器參數(shù)代入此正序阻抗中；

在網(wǎng)側(cè)變流器交流端口注入三相正序擾動(dòng)電壓，測(cè)量網(wǎng)側(cè)變流器交流端口正序阻抗；

給定網(wǎng)側(cè)變流器的控制器參數(shù)初始值，構(gòu)建損失函數(shù)，使得測(cè)量得到的交流端口正序阻抗與代入了機(jī)側(cè)變流器控制器參數(shù)的交流端口整體理論正序阻抗在各個(gè)頻率點(diǎn)處的阻抗差值的平方和最小，通過非線性最小二乘算法辨識(shí)獲得網(wǎng)側(cè)變流器的控制器參數(shù)。

優(yōu)選地，所述機(jī)側(cè)變流器的控制器參數(shù)包括：轉(zhuǎn)矩外環(huán)的比例和積分系數(shù)以及電流內(nèi)環(huán)的比例和積分系數(shù)。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)側(cè)變流器的控制器參數(shù)包括：直流電壓外環(huán)的比例和積分系數(shù)、無功功率外環(huán)的比例和積分系數(shù)、電流內(nèi)環(huán)的比例和積分系數(shù)以及鎖相環(huán)的比例和積分系數(shù)。

優(yōu)選地，所述建立機(jī)側(cè)變流器直流端口理論阻抗模型的方法，包括：