一种前端调速式风电机组功率优化控制方法与流程

技术特征：

1.一种前端调速式风电机组功率优化控制方法，所述前端调速式风电机组的控制系统包括变桨控制器、变桨机构、齿轮箱、导叶控制器、液力变矩调速机构、同步电机和功率优化控制器，本系统通过对桨距角的调节来控制功率，通过对导叶开度的调节实现调速控制，桨距角和导叶开度由功率优化控制器确定，其特征在于，该功率优化控制器计算所述桨距角和导叶开度的步骤如下：

1)根据液力变矩调速机构输出转速与同步电机输出功率构建目标函数

所述系统参数优化数学模型如下：

minf(X)＝min[f₀₁(β，θ)，f₀₂(β，θ)]

$s.t.\left\{\begin{array}{c}0\≤P_G\≤P_{\max }\\ v_{\min }\≤v\≤v_{\max }\\ 0\≤\mathrm{\β}\≤{\mathrm{\β}}_{\max }\\ 0\≤\mathrm{\θ}\≤{\mathrm{\θ}}_{\max }\\ 0\≤{\mathrm{\ΔP}}_G\≤{\mathrm{\ΔP}}_{G\max }\\ 0\≤{\mathrm{\Δ\ω}}_G\≤{\mathrm{\Δ\ω}}_{G\max }\end{array}\right.$

式中，f₀₁(β，θ)为液力变矩调速机构输出转速的波动大小；f₀₂(β，θ)为风电机组输出功率的波动大小；其表达式如所示：

$f_{01}(\mathrm{\β},\mathrm{\θ})=\frac{{\mathrm{\ω}}_G-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ref}}}$

$f_{02}(\mathrm{\β},\mathrm{\θ})=\frac{P_G-P_{\mathrm{ref}}}{P_{\mathrm{ref}}}$

式中，ω_ref为同步电机正常工作需要的额定转速；ω_G为液力变矩调速机构实际输出转速；P_ref为同步电机输出额定功率；P_G为同步电机实际输出功率；v为输入变量，β与θ分别是所述桨距角和导叶开度，为待优化参数；

2)给定约束条件

(1)风电机组出力上下限约束

$\left\{\begin{array}{c}0\≤P_G\≤P_{\max }\\ v_{\min }\≤v\≤v_{\max }\end{array}\right.$

(2)桨距角与导叶开度角调节范围约束

$\left\{\begin{array}{c}0\≤\mathrm{\β}\≤{\mathrm{\β}}_{\max }\\ 0\≤\mathrm{\θ}\≤{\mathrm{\θ}}_{\max }\end{array}\right.$

(3)有功输出误差与转速输出误差约束

$\left\{\begin{array}{c}0\≤{\mathrm{\ΔP}}_G\≤{\mathrm{\ΔP}}_{G\max }\\ 0\≤{\mathrm{\Δ\ω}}_G\≤{\mathrm{\Δ\ω}}_{G\max }\end{array}\right.$

ΔP_G与Δω_G分别为一个控制周期内机组输出有功与液力变矩调速系统输出转速的误差变化；

3)目标函数的优化

采用将子代个体和父代个体进行选择操作后获得混合种群的多目标差分进化算法对所述系统参数优化数学模型求解，获得目标函数β和θ的最优解。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述多目标差分进化算法中，进化初期选择较小的变异因子与交叉概率，进化后期选择较大的变异因子与交叉概率。