[發明專利]一種基于策略迭代的風電機組變槳距控制方法

有效

• 申請號: 202110659204.6
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113217275B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 劉洋;邢作霞;郭洪濤;蔣靖;郭濤;梁國;劉守恒;趙麗軍;李媛
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學;中電投東北新能源發展有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/11;G06F17/16;F03D7/00;G06F119/06;G06F113/06
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 王聰耀

1.一種基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，其特征在于：該控制方法的策略迭代變槳距控制器根據輸入的額定發電功率P_r和實際發電機功率P_g的差值，以及風輪實際槳距角β，經過策略迭代算法得到最優槳距角β*；當值函數V(k)與V(k-1)的差值ε(k)達到預設算法精度ε時，得到最優槳距角β*；變槳距機構根據β*實現變槳距控制；在該變槳距控制的條件下，風輪轉動捕獲的風能由發電機輸出，為實際發電機功率P_g，并將實際發電機功率P_g信號傳送至策略迭代變槳距控制器；

所述策略迭代算法步驟如下：

1)根據額定發電功率P_r，實際發電機功率P_g和槳距角β，建立性能指標函數J(k)；

2)根據步驟1)中的性能指標函數J(k)以及由設計人員給定的可調參數Q、R和折扣因子γ，得到變槳距跟蹤控制的貝爾曼方程；

3)步驟2)中的貝爾曼方程根據貝爾曼最優性原理，得到貝爾曼最優方程，該方程包含最優值函數V*和最優槳距角β*：

4)根據步驟3)中的貝爾曼最優方程，以及通過實際發電機功率P_g與額定發電功率P_r做差，從而得到兩步迭代方程；

5)設定控制系統性能值函數；

6)結合步驟1)中性能指標函數的形式，給定二次型值函數V¹(k)，給定初始容許控制β(1)和預設算法精度ε；

7)從迭代指標k＝1,…，n，執行步驟4)中的兩步迭代方程；

當步驟2)中跟蹤控制問題的貝爾曼方程中的V(k)和步驟1)中的性能指標函數J(k)相等時得出策略評估公式，根據策略評估公式，求解P(k)矩陣；

8)將步驟7)中求得的P(k)矩陣代入策略改進公式，求解槳距角β(k)；

9)通過對值函數V(k)和槳距角β(k)的迭代求解，當步驟8)中策略迭代方程計算的V(k)值與V(k-1)的差值ε(k)達到預設算法精度ε時，得到最優槳距角β*，從而策略迭代算法停止。

2.根據權利要求1所述的基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，其特征在于：步驟1)中性能指標函數J(k)公式為，

式中：P_r為額定發電功率，P_g為實際發電機功率，β為槳距角，R和Q為設計者給定的預設參數矩陣，γ為折扣因子。

3.根據權利要求1所述的基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，其特征在于：步驟2)中跟蹤控制問題的貝爾曼方程為，

式中：P_r為額定發電功率，P_g為實際發電機功率，β為槳距角，R和Q為設計者給定的預設參數矩陣，γ為折扣因子。

4.根據權利要求1所述的基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，其特征在于：步驟3)中最優值函數為

式中：效用函數U(K)＝(P_r(k)-P_g(k))^TQ(P_r(k)-P_g(k))+β(k)^TRβ(k)，min表示在所有β(k)的集合中，所能夠取得的最小值；

最優槳距角為

式中：β*為最優槳距角，V*(k+1)為第k+1步的最優值函數，argmin表示當U(k)+γV*(k+1)取得最小值時的β(k)。

5.根據權利要求4所述的基于策略迭代的風電機組變槳距的控制方法，其特征在于：步驟4)中得到兩步迭代方程；

策略評估：

策略改進：

式中：U(K)為效用函數。