[發(fā)明專利]一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210322666.3
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN115967098A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設計）人: 吳熙;徐珊珊;鄒子驍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

1.一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：選取發(fā)生次同步振蕩時具有顯著次同步分量的信號作為次同步阻尼控制器的輸入信號；

S2：采集選取的輸入信號；

S3：采用遺傳算法對次同步阻尼控制器初始參數(shù)進行優(yōu)化；

S4：所述次同步阻尼控制器采用緊格式線性化方法，利用S2中采集到的輸入信號建立電力系統(tǒng)虛擬時變等效線性化數(shù)學模型；

S5：所述次同步阻尼控制器采用適用于阻尼控制的一步向前加權預測算法，根據(jù)S4中構建的線性化數(shù)學模型生成控制信號；

S6：將S4中生成的控制信號附加到風機變流器中。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，S2中所述輸入信號選取在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時保持恒定而發(fā)生次同步振蕩時變化顯著的系統(tǒng)狀態(tài)變量偏差信號。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，所述S4中，電力系統(tǒng)虛擬等效時變線性化數(shù)據(jù)模型包括：

系統(tǒng)輸出估計算法為：

式中，為系統(tǒng)輸出信號y(k)的估計值；φ_c(k)為表示風電外送系統(tǒng)的偽偏導數(shù)的估計值；Δu(k)＝u(k)-u(k-1)；u(k)表示系統(tǒng)在k時刻的輸入信號；γ為位于(0,1)的誤差增益；為輸出的估計誤差；

相應偽偏導數(shù)估計值的自適應迭代算法為：

式中，表示偽偏導數(shù)步長變化量的權重系數(shù)；η為表示偽偏導數(shù)估計算法的步長因子的正常數(shù)；μ為表示偽偏導數(shù)變化量的懲罰系數(shù)；F＝1-γ。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，所述S4中適用于阻尼控制的一步向前預測控制算法為：

式中，ρ₀，ρ₁為步長因子；λ表示系統(tǒng)輸入信號的懲罰系數(shù)；y^*表示系統(tǒng)的期望輸出。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，所述S3中次同步阻尼控制器初始參數(shù)包括懲罰系數(shù)、步長因子和誤差增益；參數(shù)優(yōu)化選取基于時間與誤差平方乘積積分指標建立目標函數(shù)，采用遺傳算法對次同步阻尼控制器初始參數(shù)進行優(yōu)化。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，所述參數(shù)優(yōu)化方法包括如下步驟：

S31：建立基于時間與誤差平方乘積積分指標的目標函數(shù)；

S32：設置權利要求1所述的次同步阻尼控制器的參數(shù)初始值[λ,ρ₀,ρ₁,μ,η，γ]，這些參數(shù)初始值的選取對于優(yōu)化效果及所需時間具有一定的影響，需要依據(jù)參數(shù)設計原則進行合理設置；其中，λ為控制準則函數(shù)的懲罰系數(shù)，ρ₀,ρ₁為一步向前預測器的步長因子，μ為偽偏導數(shù)估計器的懲罰系數(shù)，η為偽偏導數(shù)估計器的步長因子，γ為誤差增益；

S33：采用遺傳算法優(yōu)化所述的次同步阻尼控制器的參數(shù)，設置種群大小以及最大迭代次數(shù)；

S34：運行與目標函數(shù)有關的仿真程序，計算目標函數(shù)值；

S35：判斷優(yōu)化后的參數(shù)值是否滿足穩(wěn)定性證明的約束條件，若是，轉至S36；若否，在目標函數(shù)中添加一個懲罰項，并轉至S36；

S36：判斷迭代次數(shù)是否達到最大迭代次數(shù)，若是，則選擇目標函數(shù)值最小的一組[λ,ρ₀,ρ₁,μ,η，γ]值作為最終的最優(yōu)解；若否，則轉至S33進行下一次優(yōu)化迭代。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于無模型自適應控制的次同步阻尼控制方法，其特征在于，所述S3中次同步阻尼控制器初始參數(shù)設計步驟如下：

步驟1：λ越小，系統(tǒng)的響應越快，但可能產生超調；λ越大，系統(tǒng)的響應越慢；

步驟2：步長引子ρ₀,ρ₁影響著控制器的學習速度，其值越大，控制器輸出每步變化的幅值越大；

步驟3：μ為偽偏導數(shù)性能指標函數(shù)的權重系數(shù)(取值為正)，用于確定偽偏導數(shù)的約束強度，μ過小，系統(tǒng)不穩(wěn)定的可能性將增大；而μ過大，受控系統(tǒng)輸出的振蕩幅值將增大，收斂速度將減慢；

步驟4：η用于調整偽偏導數(shù)估計速度，η∈(0，2]，η越大，受控系統(tǒng)輸出的振蕩幅值越??；

步驟5：γ為輸出估計誤差的增益，γ∈(0，1)。影響系統(tǒng)的收斂速度，γ越大，受控系統(tǒng)輸出的收斂速度將越快；但是γ過大，可能導致系統(tǒng)跟蹤誤差無法有效收斂。