[发明专利]双馈风力发电机最大功率点自适应跟踪控制方法及系统

说明书

本公开提供了一种双馈风力发电机最大功率点自适应跟踪控制方法及系统，根据风力机捕获到风能的功率公式，推导出捕获的风能最大功率点与DFIG转子角频率关系的公式，得到不同风速下最佳的转子角频率，作为DFIG系统最大功率点跟踪对象；构建d/q同步坐标系下的DFIG数学模型，采用自适应控制方法对单环反馈线性化解耦后电阻不确定系统进行最大功率点跟踪控制。

技术领域

本公开属于风力发电机最大功率点跟踪控制技术领域，具体涉及一种基于直流并网电阻不确定的双馈风力发电机最大功率点自适应跟踪控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

双馈感应发电机(DFIG)是最常用的风力发电机。风电场并网有交流和直流两种拓扑方案。当海上风电场与陆地的距离超过80km，必须采用柔性直流并网。然而，传统的DFIG系统需要附加设备才能连接到直流电网。因此，各种直接连接直流并网网的DFIG变流器系统被提出。一种方法是采用基于IGBT的定子侧变流器(stator sideconverter SSC)和转子侧变流器(rotor side converter RSC)，它们分别将DFIG的定子和转子连接到直流电网，如图1所示。这种新结构的优点是有效降低发电过程中电流谐波对电网的影响，并且定子磁通及电流不再受交流电网的限制，可以根据系统需求灵活调整。

然而，新的结构增加了定子侧变流器，因此输入和状态变量是传统结构的2倍。同时，它也带来了更复杂的耦合，原来传统结构时的控制方法不能继续使用。近年来，许多学者致力于研究新结构的控制算法，常见的算法是使用系统线性化模型实现大功率点跟踪。然而，据发明人了解，大多数线性化方法需要精确的电机参数，例如定子和转子电阻。一般情况下，电机运行过程中的温度和集肤效应会改变电机的电阻阻值，对电机的性能产生很大影响，降低系统的可靠性，特别是当风电机组在运行过程中经常遇到随机工况时。因此，当风机的标称参数偏离实际值时，依赖精确参数的线性化控制算法就不能保证系统的运行性能。

为了避免线性化方法带来的负面影响，学者们研究了非线性控制和智能控制方法，并将其应用于传统的基于交流并网的DFIG系统，但这些策略不能直接应用于基于直流并网的DFIG。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于直流并网双馈风力发电机最大功率点自适应跟踪控制方法及系统，本公开能够对基于直流并网的DFIG电阻不确定系统进行自适应控制，以实现最大功率点跟踪控制目标，以达到指定的系统性能。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种直流并网双馈风力发电机最大功率点自适应跟踪控制方法，包括以下步骤：

根据风力机捕获到风能的功率公式，推导出捕获的风能最大功率点与DFIG转子角频率关系的公式，得到不同风速下最佳的转子角频率，作为DFIG系统最大功率点跟踪对象；

构建d/q同步坐标系下的DFIG数学模型，采用自适应控制方法对单环反馈线性化解耦后电阻不确定系统进行最大功率点跟踪控制。

作为可选择的实施方式，构建d/q同步坐标系下的DFIG数学模型，并对其进行整理，对输出进行求导，实现了从输出到输入的输入输出线性化。

作为可选择的实施方式，采用模型参考自适应跟踪控制算法实现对给定目标的跟踪，根据最大功率点的控制要求，将输出稳定在预定参考范围内。

作为可选择的实施方式，利用未知的有界常数，表示变化的电阻值。

作为可选择的实施方式，构建基于变化的电阻值的误差模型，针对误差模型设计协同自适应反馈线性化控制器，考虑自适应率，得到最终的控制器。

一种直流并网双馈风力发电机最大功率点自适应跟踪控制系统，包括：