[发明专利]一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法、系统、终端及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法、系统、终端及可读存储介质，所述控制方法针对水轮机在常规的最大功率跟踪控制过程存在：追踪速度慢和稳态精度低，追踪过程中容易损失大量的能量使其效率降低的问题，使用水轮机综合特性曲线提取功率P、转速n、流量Q数据，将功率P、转速n、流量Q数据进行BP神经网络的训练，得到神经网络离线模型。利用神经网络离线模型进行初始转速评估，再用模糊控制MPPT进行最大功率的跟踪，实现了神经网络与模糊控制器的结合，另外还考虑到了流量Q变化的影响，快速的追踪到新的最大功率点，减少了功率的损耗和能源的浪费，提高了水轮机的效率。

技术领域

本发明属于水力发电技术领域，具体涉及一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法、系统、终端及可读存储介质。

背景技术

水电作为世界公认的无污染和可再生能源，与其它的传统化石能源相比，水能在转换为电能的过程中不发生化学变化，不排出有害物质，对空气和水体不产生污染，是一种优质的可再生能源。其中，恒速恒频系统受电网频率的限制，极大的限制了水轮机的出力，于是变速恒频水力发电技术得到了发展。其中，直驱永磁水力发电系统通过背靠背三相桥式电路先整流后逆变实现变速恒频发电，永磁同步发电机仍以同步的方式运行，并且能在全功率与速度范围内实现无极调速，在小型水电中得到了很好的应用。

变速恒频水力发电能提高水轮机效率使发电机组转速能够根据进水流量的变化而变化，能有效保证水轮机在运行区间内均保持最佳水能捕获效率从而增加系统发电量。

在直驱永磁水力发电系统中，对于永磁同步发电机的控制一般采用转速控制，转矩由转速环自动调节。水轮机的输出功率由水电站实际工作水头、流量以及水轮机水能转换效率来决定，根据水轮机转速特性曲线可知，改变水轮机转速可以改变水轮机工作效率，进而控制输出功率，因此，对于永磁直驱水力发电系统，为实现其高效运行，可采用转速控制，通过一定的寻优算法使水轮机转速工作在最大功率输出点，转速环自动调节发电机输出转矩，使发电机输出最大功率。

目前常用的控制方法有：1.根据水电站水头、流量、导叶开度等存储数据库，查表得到当前流量下的最优转速，存在准确性以及繁琐的问题；2.使用数据拟合方法建立水轮机效率模型求解最优转速，其缺点在于模型求解过于复杂，并且随时间推移效率模型存在误差。3.利用观察扰动法，给永磁同步发电机施加一定的扰动，观察功率反馈情况，再进一步调节转速，至到搜索到最佳转速，缺点在于容易步长设置过大容易导致稳态时间长，步长小导致寻优时间长，并且一旦受到天气或季节影响所导致的流量变化，难以快速寻找新的工作点，动态性能较差。

由此可见，现有控制方法中存在难以准确追踪到最优转速，使得水轮机的输出功率最大的技术缺陷，其在靠近最大功率点时容易出现精度不够或者在最高点附近不断出现震荡。

发明内容

本发明的目的是针对现有控制方法中难以准确追踪到最优转速，提供一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法、系统、终端及可读存储介质，所述控制方法采用模糊控制提高跟踪进度，避免在最大功率点附近出现震荡的情况，准确跟踪到最优转速，提高水轮机的输出功率。

一方面，本发明提供的一种基于模糊控制的直驱永磁水力发电系统控制方法，包括：

步骤1：构建模糊控制器，其中，所述模糊控制器的输入为功率变化量和上一时刻的转速变化量，输出为当前时刻的转速变化量；所述功率变化量的采样时长设定为T，T为正整数；

步骤2：利用所述模糊控制器进行最大功率跟踪；

其中，首先施加转速扰动，并记录水轮机的功率变化量和转速变化量，再输入所述模糊控制器得到当前时刻的转速变化量；

其次，叠加所述转速变化量后控制水轮机达到对应转速，记录水轮机的功率变化量；