一种双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法
【专利摘要】一种双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，它由转矩内环控制模块、电压空间矢量调制模块、速度测量模块、最大风能捕获模块和一阶ADRC控制器构成矢量控制系统，最大风能捕获模块输出的DFIG转子给定转速和转速测量模块测得的DFIG转子实际转速送入ADRC控制器，给定无功功率、给定定子磁链以及ADRC控制器输出的期望电磁转矩送入转矩内环控制模块，转矩内环控制模块输出的转子电压矢量调制信号经电压空间矢量调制模块控制转子侧换流器。本发明对ADRC控制器参数进行在线优化，解决了ADRC参数调试难度大的问题，提高了ADRC控制器的控制精度，进而保证了发电系统的运行稳定性。
【专利说明】一种双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于控制双馈感应风力发电机(DFIG)转子侧换流器的方法，属发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002]近年来，风力发电作为一种绿色、新能源发电方式得到了极大关注。随着风力发电和电力电子技术的快速发展，变速恒频风力发电技术已经占据了主流地位。
[0003]双馈感应风力发电机(DFIG)作为变速恒频风力发电机的主流机型已得到广泛研究。DFIG系统工作原理如下:首先由风力机吸收风能产生机械转矩，然后通过齿轮箱带动DFIG转子转动，从而将机械功率传递给发电机。DFIG转子绕组接入励磁电流建立磁场，由于转子的转动，在定子绕组中感应出电流，然后并入电网，实现风能到电能的转换。DFIG励磁系统主要由网侧换流器和转子侧换流器构成，当DFIG运行于亚同步状态时，网侧换流器运行于整流状态，转子侧换流器运行于逆变状态向转子绕组馈入所需的励磁电流，完成定子磁链定向矢量控制任务，实现最大风能捕获的功能。
[0004]因此，为了充分利用风能，实现最大风能捕获，对DFIG转子侧换流器的控制至关重要。DFIG转子侧换流器控制系统通常采用基于定子磁链定向的矢量控制，控制系统外环为速度环，内环为转矩环。由于DFIG是一个多变量、强耦合、非线性的系统，传统速度外环采用的PI控制难以满足高性能控制要求。
[0005]自抗扰控制(ADRC)作为一种典型的非线性控制，在很大程度上解决了PI控制的缺陷，但ADRC可调参数多，工作量大，给系统调试带来了一定的难度。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，以解决ADRC参数调试难度大的问题，提高整个双馈感应风力发电系统的运行精度及稳定性。
[0007]本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，所述方法由转矩内环控制模块、电压空间矢量调制(SVPWM)模块、速度测量模块、最大风能捕获模块和一阶ADRC控制器构成转子侧换流器的矢量控制系统，最大风能捕获模块输出的DFIG转子给定转速
和转速测量模块测得的DFIG转子实际转速@送入ADRC控制器，给定无功功率g;、给
定定子磁链,I以及ADRC控制器输出的期望电磁转矩 :送入转矩内环控制模块，转矩内
环控制模块输出的转子电压矢量调制信号，11:经SVPWM模块控制转子侧换流器； 运行中按如下步骤对一阶ADRC控制器进行优化:a.将一阶ADRC控制器的待优化参数名，Λ，@，馮作为一个向量X = (\^αι,δχΛ^2Λ),每一个向量即为一只青蛙，第i只青蛙的位置名表示相应
的参数值为
【权利要求】
1.一种双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，其特征是，所述方法由转矩内环控制模块、电压空间矢量调制(SVPWM)模块、速度测量模块、最大风能捕获模块和一阶ADRC控制器构成转子侧换流器的矢量控制系统，最大风能捕获模块输出的DFIG转子给定转速ωy*和转速测量模块测得的DFIG转子实际转速ωy送入ADRC控制器，给定无功功率Qs*、给定定子磁链Ψ*s以及ADRC控制器输出的期望电磁转矩T*θ送入转矩内环控制模块，转矩内环控制模块输出的转子电压矢量调制信号u*rα,u*rβ经SVPWM模块控制转子侧换流器； 运行中按如下步骤对一阶ADRC控制器进行优化:a.将一阶ADRC控制器的待优化参数λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2作为一个向量X =(λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2)，每一个向量即为一只青蛙，第i只青蛙的位置xi表示相应的参数值为(λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2); b.初始化蛙群:设青蛙总数为U,青蛙子群数为Q，每个子群中青蛙个体数为s则U=QS,最大迭代次数为xmax,随机产生U只青蛙石，x1,x2…，xu; c.对于每只青娃，计算其适应度大小fi; d.将V只青蛙按其适应度大小fi进行降序排序，为了保证每个子群中青蛙的学习能力保持基本均衡，按如下方法划分子群--第mQ+n只青蛙进入第η个子群，其中m=0，1, 2，…，5.-1, n=l, 2, 3,…，Q ； e.在每个子群内部进行局部寻优:找出每个子群中适应度最大及最小的青蛙和Zmk，为了提高子群迭代深度优化效率，在每次迭代完后，对每个子群中的2;.进行修正； f.每个子群局部寻优完成后，对所有青蛙进行混合，并按步骤d重新划分子群，然后再按步骤e进行局部寻优； g.直到算法满足终止条件:迭代次数#大于最大迭代次数，输出参数λ1.λ2,α1,δ1,λ3,α2,δ2的最优值，优化结束。
2.根据权利要求1所述的双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，其特征是，在每次迭代完后，对每个子群中的进行修正，具体如下: 在每次迭代完后，引入健壮因子η，对每个子群中xmin的按下式进行动态修正:
3.根据权利要求1或2所述的双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，其特征是，所述一阶ADRC控制器由跟踪一微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)、非线性状态误差反馈(NLSEF)三部分组成， 所述TD数学模型为:
4.根据权利要求3所述的双馈感应风力发电机转子侧换流器的控制方法，其特征是，所述ADRC控制器中，为了实现自抗扰功能，根据ESO实时估计出的系统所受扰动Z2进行前馈补偿，最终得到如下:
【文档编号】H02P21/14GK103746628SQ201310748140
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】刘英培, 栗然 申请人:华北电力大学（保定）