[發明專利]一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法

在審

• 申請號: 202011166299.X
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112734589A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 郝小會;楊正軍;郝延;韓自奮;馬輝;楊奎;何大鵬;彭藝;蘇海晶;王東;張超;章云
• 申請（專利權）人: 華能酒泉風電有限責任公司;北京金風慧能技術有限公司;西安電子科技大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/27;H02J3/00;H02J3/38;H02J3/46;G06F113/06
• 代理公司: 西安鼎邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61263
• 代理人: 李振瑞

1.一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、通過粒子群迭代計算，將輸入位置調整到全局最優附近；

步驟二、粒子初始位置選擇，將粒子初始位置分散定位在可能的峰值點處；

步驟三、采用直接占空比控制；在尋優過程中，確定當前粒子不可能處于全局最優區域時，便果斷丟棄，重新尋找新的粒子；增加臨時全局最優，本次迭代不會對輔助變量進行更新，只有經5個周期的穩定后仍然大于臨時全局最優，才對臨時全局最優進行更新；

步驟四、以該附近點為極值搜索法的起點，強迫風電陣列盡可能工作在最佳點，確定輸入變量和輸出變量間的關系，通過給出狀態量的反饋，不斷地自適應調整風電場風機的利用率，實現系統功率輸出與消耗達到最優；

步驟五、快速跟蹤風電輸出的全局最大功率點，降低有效極值點的振蕩現象，減少功率損失。

2.根據權利要求1所述的一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，其特征在于，所述步驟一中粒子群迭代計算方式：

其中，V為粒子的速度向量，X為粒子位置向量，ω代表慣性權重，c₁和c₂分別用于調節粒子飛向自身最好位置和全局最好位置的步長，r₁和r₂是(0,1)之間均勻分布的相互獨立的隨機數序列。

3.根據權利要求1所述的一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，其特征在于，所述步驟二中粒子初始位置分散定位在可能的峰值點處：

其中，U_in和U_out為電路輸入端、輸出端的電壓，I_in表示Boost電路輸入端的電流，R_out表示負載電阻，占空比的關系和占空比的變化范圍為：

粒子初始化位置隨機均勻分布于區間[D_min,D_max]，粒子的最大速度設置為0.1[D_min,D_max]。

4.根據權利要求1所述的一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，其特征在于，所述步驟四中最大功率點跟蹤可以轉化為追蹤風電陣列輸出電壓U的最優值U^*使得輸出的功率P_s最大，即

U^*＝argmaxP_s (4)

極值搜索控制策略無需對系統進行詳細的建模，只需監測某些狀態量，其輸入量為風電發電系統輸出的功率P_s，輸出量為風電發電系統直流側的參考電壓值U_dcref；

自適應極值搜索控制的風電發電系統功率尋優方法原理：

ρ，Z₀和U₀的約束條件：

在整個調節過程中，具有很高控制頻率的sgn(δ)開關函數控制是關鍵，很大的開關頻率的實際實現比較困難；且進行大的開關頻率控制除了會引入開關噪聲外，會引起額外的功率損耗。

5.根據權利要求1所述的一種基于自適應極值搜索的風電系統功率尋優控制方法，其特征在于，所述步驟五中，引入滑模層函數來代替開關函數sgn(δ)的功能，其函數關系如下所示：

其中β為閾值；

該函數講空間區域分成3個部分，分別是δ＞β，δ＜-β和δ≤|β|，這里δ≤|β|稱作滑模層。