基于随动算法的双馈风力发电机高压穿越转子的控制方法

摘要

针对现有双馈风力发电机的控制方法的不足，本发明提出基于随动算法的双馈风力发电机高压穿越转子的控制方法：1.采集转子侧的三相电流、三相电压、风力发电机转速和电网电压的骤升幅度；2.将采集到的三相电流与三相电压变换为两相同步旋转坐标系下的数值；3.向转子侧的电流反馈通道中引入基于随动粒子群算法修正的自适应微分负反馈的值；4.由修正后的微分负反馈的值反推出转子侧q轴电压分量；5.将步骤4的结果转换回两相静止坐标系下的数值并输入逆变器模块中的功率管进行控制。本方法能够对处于不同的转速下、对不同骤升幅度下的双馈风力发电机的自适应微分负反馈值进行优化处理，使得本方法预测结果更精确、耗用的处理时间更短。

主权项

基于随动算法的双馈风力发电机高压穿越转子的控制方法，其特征在于，按如下步骤进行： 步骤一：自双馈风力发电机的转子侧采集三相电流、三相电压、风力发电机转速n和电网电压的骤升幅度p； 步骤二：将步骤一中采集到的三相电流与三相电压由三相静止坐标系变换为两相同步旋转坐标系下的数值，获得：双馈发电机d轴电流i_rd、双馈发电机q轴电流i_rq、双馈发电机d轴电压u_rd和双馈发电机q轴电压u_rq； 步骤三：向双馈风力发电机转子侧的电流反馈通道中引入基于随动粒子群算法修正的自适应微分负反馈的值L′_a； 3.1建立双馈电网电压骤升时，风力发电机转子侧电流值和电压值与自适应微分负反馈的值L_a的线性适应度J：由步骤二中的双馈发电机d轴电流i_rd、双馈发电机q轴电流i_rq、双馈发电机d轴电压u_rd和双馈发电机q轴电压u_rq转换得到转子侧电流适应度f₁(L_a)与转子侧电压适应度f₂(L_a)，从而得到转子侧电流与电压的线性适应度J＝α₁×f₁(L_a)+α₂×f₂(L_a)，α₁与α₂取值在0到1之间，且α₁+α₂＝1； 3.2获取修正的自适应微分负反馈L′_a值； 3.2.1建立自适应微分负反馈L_a值的数据库；自适应微分负反馈L_a值的数据库中含N个自适应微分负反馈L_a值且N不少于5000，自适应微分负反馈L_a值的取值均在0.1到3之间； 3.2.2从自适应微分负反馈L_a值的数据库中随机抽取2m个自适应微分负反馈L_a值组成初始的迭代库；将所抽取出的2m个自适应微分负反馈L_a值从自适应微分负反馈L_a值的数据库中剔除；设对初始的迭代库内的2m个自适应微分负反馈L_a值最多允许进行M次迭代；对初始的迭代库进行i次迭代得到2m个值构成第i代迭代库，第i代迭代库中的数值称为第i代的自适应微分负反馈值；进行的迭代公式为：3.2.3将步骤3.2.2初始的迭代库内的2m个自适应微分负反馈L_a值逐一代入步骤3.1.3的线性适应度J＝α₁×f₁(L_a)+α₂×f₂(L_a)进行计算，将得到的2m个线性适应度J值自小到大排 列，将前m个线性适应度J值所对应的自适应微分负反馈L_a值构成选择比较库，选择比较库中的数值称为优异自适应微分负反馈L_a值； 3.2.4设响应阈值F_阈的取值在0.01至0.50之间； 将由步骤3.2.3得到的m个优异自适应微分负反馈L_a值所对应的线性适应度J和步骤3.2.2中初始的迭代库中的2m个自适应微分负反馈L_a值所对应的线性适应度J组成初始适应度库；对初始适应度库内的3m个线性适应度J两两进行适应度差值ΔJ的计算，获得对应于初始适应度库的一组适应度差值ΔJ；所述适应度差值ΔJ的计算式为： ΔJ(j)＝J(j)‑J(j‑1)； 将由步骤3.2.3得到的m个优异自适应微分负反馈L_a值所对应的线性适应度J和对初始的迭代库进行1次迭代而得到的2m个值所对应的线性适应度J组成第1代适应度库；对第1代适应度库内的3m个线性适应度J值两两进行适应度差值ΔJ的计算，获得对应于第1代适应度库的一组适应度差值ΔJ； 以此类推，将由步骤3.2.3得到的m个优异自适应微分负反馈L_a值所对应的线性适应度J值和对初始的迭代库进行i次迭代而得到的2m个值所对应的线性适应度J值组成第i代适应度库；对第i代适应度库内的3m个线性适应度J值两两进行适应度差值ΔJ的计算，获得对应于与第i代适应度库的一组适应度差值ΔJ； 将对应于初始适应度库的一组适应度差值ΔJ的绝对值、对应于第1代适应度库的一组适应度值ΔJ的绝对值和对应于第i代适应度库的一组适应度差值ΔJ的绝对值分别与响应阈值F_阈进行比较：若上述任一一组适应度差值ΔJ的绝对值小于响应阈值F_阈，返回步骤3.2.2，重新随机选取2m个自适应微分负反馈值L_a重新建立初始的迭代库；若上述连续的i代适应度库所对应的适应度差值ΔJ的绝对值均大于响应阈值F_阈，且第i代适应度库中最小的线性适应度J值与第i‑1代1适应度库中最小的线性适应度J值、第i‑2代适应度库中最小的线性适应度J值相等，则将第i代适应度库中最小的线性适应度J值所对应的自适应微分负反馈值作为修正后的自适应微分负反馈值L′_a；若上述连续的M代适应度库所对应的适应度差值ΔJ的绝对值均小于响应阈值F_阈，但相邻的三代适应度库中最小的线性适应度J值不相等，则将第M代适应度库中最小的线性适应度J值所对应的自适应微分负反馈值作为修正后的自适应 微分负反馈值L′_a；步骤四：将d轴电流给定值与d轴反馈电流i_rd相减得到的值通过PI调节器进行调节得到d轴的PI调节器输出值；将q轴电流给定值与q轴反馈电流i_rq相减得到的值通过PI调节器进行调节得到q轴的PI调节器输出值；将d轴反馈电流i_rd微分后与自适应微分负反馈值L_a相乘，再经低通滤波，获得d轴的电压补偿项V_rdc；将q轴反馈电流i_rq微分后与自适应微分负反馈值L_a相乘，再经低通滤波，获得q轴的电压补偿项V_rqc；将d轴的PI调节器输出值与d轴的电压补偿项V_rdc相加得到转子侧d轴电压分量将q轴的PI调节器输出值与q轴的电压补偿项V_rqc相加得到转子侧q轴电压分量步骤五：根据转差角度θ_r将转子侧d轴电压分量转子侧q轴电压分量从两相旋转坐标系转换到两相静止坐标系的转子侧α轴电压分量和转子侧β轴电压分量再由电压空间矢量调制单元对转子侧α轴电压分量和转子侧β轴电压分量进行电压空间矢量调制并由此控制所述双馈风力发电机的转子侧变流器的逆变器模块中的功率管，最后由逆变器模块控制转子侧电压和电流，达到控制的效果。