[发明专利]一种风电场闭环PI控制器参数整定方法及装置

权利要求书

1.一种风电场闭环PI控制器参数整定方法,其特征在于，包括以下步骤：

获取风电场内单台风电机组的单机特性模型：通过给定单台风电机组输入值，获取单台风电机组对应于输入值的功率输出信号，并基于输入值与输出信号对单台风力发电系统的功率跟踪特性进行辨识获取该单台风电机组的单机特性模型；

获取风电场内每一台风电机组的单机特性模型，通过对风电场内风电机组的单机特性模型基于迭代计算的近似策略来获取风电场的有功动态等效模型，方法为：统计风电场的风电机组总数为m，并设定未知数a,b,n,i，赋值n＝1,i＝1；取第i台风电机组的功率跟踪模型，将其功率跟踪模型的惯性时间常数赋值给a，即a＝T_i；取第i+1台风电机组的功率跟踪模型，将其功率跟踪模型的惯性时间常数赋值给b，即b＝T_i+1；

对a赋予新的值，其计算公式为：

并检测i与m的关系：

若im-1，则

对n赋予新的值，其计算公式为：

n＝n+1

对i赋予新的值，其计算公式为：

i＝i+1

对b赋予新的值，即b＝T_i+1

对a赋予新的值，其计算公式为：

若i＝m-1，则得到风电场的功率跟踪模型：

对风电场的有功动态等效模型进行扰动分析，方法为：根据风电场等效模型将自然风湍流因素造成的功率波动作为扰动从输出中分类出来，对扰动对应的扰动信号进行频域分析；

根据风电场的有功动态等效模型的扰动分析计算PI控制器参数：设定PI控制器的待整定参数分别为k_p和k_i，其中k_p为比例系数，k_i为积分系数；以扰动信号D频域分布纵坐标最大值为参考，沿横坐标递增，寻找与其最大值1％的值相等的，或最为接近的小于其1％值的点，记下其横坐标频率，该点记为x；计算积分系数k_i和比例系数k_p的公式分别为：

k_i＝a×[x×(1+C)]²

k_p＝2aξ×(1+C)x-1

其中，x——为扰动边界横坐标；

C——为松弛系数；

ξ——为阻尼比

a——风电场功率跟踪惯性时间常数；

根据风电场的设定值偏差进行自适应PI控制器改进，方法为：分别计算风电场的总装机容量P_total、前一设定周期的风电场功率设定值P_-1、和当前时刻的风电场功率设定值P₀；

计算当前设定值变化条件下的积分变化时间t_c，计算公式为：

其中，t_base为积分变化时间基准；

与当前时间的最近的设定周期开始时刻为t₀，当前时刻为t，当t-t₀≤t_c时，自适应PI控制器为如下形式：

当t-t₀t_c时，自适应PI控制器为如下形式：

其中，s为微分算子，是传递函数模型的固有参数。

2.根据权利要求1所述的一种风电场闭环PI控制器参数整定方法，其特征在于，输入值覆盖该单台风电机组运行的工况点。

3.根据权利要求2所述的一种风电场闭环PI控制器参数整定方法，其特征在于，输入值为一组提前设定的阶梯变换指令的功率值序列。

4.根据权利要求1所述的一种风电场闭环PI控制器参数整定方法，其特征在于，相应的功率输出信号通过在一定的频率下，基于持续输入的输入值，根据香农采样定理进行频率采样获取。

5.根据权利要求4所述的一种风电场闭环PI控制器参数整定方法，其特征在于，得到的单机特性模型为一阶惯性传递函数形式。