[发明专利]一种风机虚拟惯量控制器的参数整定方法

说明书

一种风机虚拟惯量控制器的参数整定方法，包括两个迭代更新的设计步骤，第一个是定义各采样点的控制效果及累计控制效果评价网络通过风机系统反馈的状态信息采用梯度下降法进行权重更新；第二个是采用执行网络对控制量进行逼近，再根据比例积分结构更新控制器参数，执行网络通过风机系统反馈的状态信息采用梯度下降法进行权重更新；得优化后的虚拟惯量控制器参数，本参数整定方法可在风机控制器的在线运行中进行，无需停机就可以进行控制器的参数设计，无需风机的数学模型，降低了建立控制对象数学模型的难度，减少风机虚拟惯量控制器参数设计的难度和复杂度；对风机工作点、模型的变化具有自适应能力使风机虚拟惯量控制器始终保持最优性能。

技术领域

本发明涉及风机自动控制技术领域，具体涉及一种风机虚拟惯量控制器的参数整定方法。

背景技术

风电大规模接入电力系统，给电力系统的频率稳定性带来了新的挑战。风机虚 拟惯量控制技术通过吸收/释放转子动能实现对系统频率的惯量支撑。风机虚拟惯量 控制器有多种实现方式，其中最常见的一种是在风机功率环上附加频率的比例及微 分信号进行反馈，其本质是一种比例-微分控制器。和经典的比例-微分控制器一样， 风机虚拟惯量控制器是针对某个工作点的近似线性化系统设计，系统工况和结构参 数的变化会造成控制性能恶化。另外，虚拟惯量控制器参数由工程师凭经验调试， 缺乏系统化的整定方法，控制器性能有待进一步提高。因此，有必要提出一套自适 应性、最优性的虚拟惯量控制器参数整定方法解决上述问题。

目前，风机虚拟惯量控制器参数主要通过经验或者时域仿真方法确定，缺乏一 般性理论方法。2009年，Tarnowski在Variable Speed Wind Turbines Capability forTemporary Over-Production(PowerEnergy Society General Meeting会议)一文中 从风机转速安全性的角度研究了风机虚拟惯量参数取值范围。然而，由风机的转速 安全性入手分析仅能给出虚拟惯量参数的上限，无法得到其最优值。此外，其研究 基于时域仿真的方法，缺乏理论依据。2015年，Wang Shuo等在IEEE Transcations on Energy Conversion(30卷：1-12页)上发表On inertial dynamics of virtual-synchronous-controlledDFIG-based wind turbines一文。该文由风机内电压相位 运动方程导出虚拟惯量表达式。其表达式由两部分组成，第一部分是风机的虚拟惯 量，反映了风机惯性响应的程度。第二部分是惯量的修正项，由含拉布拉斯算子的 算式构成，反映了风机虚拟惯量控制过程中转速及桨距角变化带来的功率波动量。 该研究首次将运动方程引入风机惯量研究中，对风机惯量进行了理论修正。但对于 惯量表达式第一部分，即风机虚拟惯量的具体整定方法，研究中依然采用经验值进 行选取，同样无法获得最优的控制效果。

另外，上述设计方法均是离线设计，难以根据风机不同的运行条件进行调整， 缺乏自适应性。

发明内容

本发明的目的是提出一种风机虚拟惯量控制器的参数整定方法，采用直接启发式动态规划(Direct Heuristic Dynamic Programming,DHDP)方法作为在线学习结构， 通过评估当前虚拟惯量控制器的控制效果，实现对虚拟惯量控制器的不断更新，进 而逼近最优的虚拟惯量控制器。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种风机虚拟惯量控制器的参数整定方法，包括如下步骤：

步骤1：系统频率f和双馈风机转子转速w在输入基于DHDP的在线学习结构 之前需要进行预处理，预处理算法将f和w转化为偏差量；

步骤2：设风机虚拟惯量控制器的控制对象为：

x(t+1)＝F(x(t),v(t))

v(t)＝h(x(t),K)