[发明专利]一种基于参数辨识的机械弹性储能用PMSG控制方法

说明书

一种基于参数辨识的机械弹性储能用PMSG控制方法，所述方法首先建立由涡簧箱、齿轮变速箱和永磁同步发电机组成的永磁同步发电装置的全系统数学模型；然后根据MRAS和Popov超稳定理论设计能辨识发电机参数(电感和磁链)和储能箱参数(转矩和转动惯量)的两种辨识算法观测参数变化，然后利用辨识值建模最大程度的消除内外参数变化带来的建模误差；再通过设计自适应反步控制器，求得描述电阻干扰的自适应律并求得d、q轴的控制输入信号；最后将控制信号输入到永磁同步发电机全系统数学模型中，实现对永磁同步发电机的控制。实验结果表明，本方法能够最大程度的消除系统内外部的参数变化干扰，实现了发电机的高精度控制，保证电机输出高质量电能。

技术领域

本发明涉及一种基于参数辨识的机械弹性储能用PMSG控制方法，属于电机技术领域。

背景技术

当前，间歇式新能源入网规模不断扩大、尖峰负荷持续攀升。为解决间歇式电源的入网问题，平衡尖峰负荷，技术人员提出了一种永磁电机式机械弹性储能系统，该系统选用机械涡簧作为储能介质，通过控制永磁同步发电机实现机械能向电能的转换。发电过程中，涡簧输出扭矩逐渐减小，转动惯量则逐步变大。此外，受温度、湿度、磁饱和效应等因素影响，永磁同步发电机的内部结构参数如电阻、电感、磁链等将很难直接测量而表现出不确定特性，并且永磁同步发电机本身是一种多变量、高维度、强耦合的非线性系统，传统的比例积分(PI)调节器按照经典理论设计，依赖于精确的电机模型，不能够跟随电机参数及扰动的变化而改变，环境适应能力弱，动态响应能力不强，鲁棒性差，无法满足高质量发电的需求。因此，设计一种新的控制方法，能够抵抗电机内外部参数的干扰，同时控制永磁同步发电机使得机械弹性储能系统高效安全发电是一项极具挑战性的工作，其控制目标的关键在于保证电机“不飞车”的情况下将涡簧中存储的机械能持续、安全的送入电网或供给负荷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于参数辨识的机械弹性储能用PMSG控制方法，使机械弹性储能用永磁同步发电机在发电运行时既 能抵抗系统内外部非线性干扰，又能发出高质量电能。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种基于参数辨识的机械弹性储能用PMSG控制方法，所述方法首先建立涡簧箱和永磁同步发电机的全系统数学模型；然后设计基于模型参考自适应系统(Model ReferenceAdaptive System，MRAS)的辨识算法跟踪永磁同步发电机电感、磁链的参数摄动，以及涡簧动力源转矩、转动惯量的实时变化；再利用辨识得到的实时参数建立发电系统数学模型以最大程度消除内外参数扰动带来的建模误差，根据建立的模型，结合自适应与反步控制设计系统的非线性反步控制器，实现系统在外部参数时变和内部参数存在不确定性条件下转速和电流精确跟踪控制。

上述机械弹性储能用永磁同步发电机的控制方法，所述方法包括以下步骤：

a.根据机械弹性储能用永磁同步发电机的实际运行参数，建立永磁同步发电装置的全系统数学模型：

T_b＝T_bf-c₁δ＝T_bf-c₁ω_st