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考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法技术

技术编号:13923252 阅读:122 留言:0更新日期:2016-10-28 00:56
本发明专利技术公开了一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法。实时采集所有风机输出总功率与所有负荷所需总功率,构建高性能控制器;构建分布式控制器,借助每台风机实时输出功率和高性能控制器的输出值,获得各台风机的跟踪输出功率参考值,实现总功率在所有风机之间快速公平的分配;根据实际风速和额定风速的比较通过变转速控制方法或者变桨距控制方法,使得风机输出为跟踪输出功率参考值运行。本发明专利技术实现风机群总功率在每台风机中的快速、公平分配,抑制了通信延时与通信故障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率分配方法,尤其是涉及了一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法
技术介绍
微电网作为分布式电源优化集成的一种方式,对于降低大电网负担、提高供电可靠性、改善环境等具有重要意义。作为一种清洁环保、储量丰富、易于开发的可再生分布式能源,风能发电系统在微电网中得到了广泛的应用[3]-[4]。然而,大量间歇性、波动性风电系统的加入,导致微电网内部的功率平衡以及风电系统之间的功率分配问题变得十分复杂。此外,微电网通信网络规模的不断增大,对控制方式的鲁棒性提出了更高的要求,同时网络延时和通信故障等运行不确定性因素也对控制方式的稳定性造成了不利的影响。因此,提出一种稳定、快速的功率平衡和分配控制方式,对于提高微电网运行稳定性和鲁棒性,保证功率平衡和公平分配,具有重要的科研价值和现实意义。本专利技术针对永磁同步发电机(PMSG),风机的输出功率如下所示 P v = 1 2 ρπR 2 v 3 C p ( λ , β ) ]]> λ = ω R v ]]>式中:ρ为空气密度,R为风力机叶片迎风扫掠面积,ν为风力机扫掠面前的风速,ω为风力机转速,Cp(·)为风能利用系数,是叶尖速比λ和桨距角β的函数。风能利用系数曲线图如图3所示,风轮机输出功率与转速关系如图4所示。通过调节叶尖速比及桨距角可以调节风能利用系数;由图4可知,风机输出功率与转速和风机叶片半径有关。本专利技术通过变转速控制方法和变桨距控制来调节风机输出功率,实现分布式功率分配。现有的分布式电源功率控制方法主要包括:集中式控制,分散式控制,分布式控制。集中式控制是一种较为传统的控制方式。在集中式控制中,各分布式电源的稳定运行点控制指令均由控制中心提供,控制中心通过通信线路与各设备相连接,实时监控各设备运行状态,利用其强大的信息处理能力,通过合理规划使各设备运行在最优状态下。然而,当受控对象越来越多时,集中式控制的不足便突显出来,当某一通信线路或设备故障时,控制中心将失去对微电网的稳定控制,甚至当控制中心故障时,整个微电网将会进入失控状态。分散式控制与集中式控制恰好相反,具有地理分散、简单灵活的优点[7]-[8]。在分散式控制下,每一台设备均与自身控制系统连接,实现自身的稳定运行,由于不与外部连接,分散式控制的灵活性、抗干扰性、稳定性较高。然而,这种独立性使得各设备无法相互协作,对电网的支撑能力较弱,难以满足电网对于电压稳定、频率稳定的要求。结合集中式控制体系与分散式控制体系的优点,国内外研究学者提出了一种基于网络控制理论的分布式控制控制方法。在分布式控制下,每一台设备均与其相邻设备相连,通过领域信息交互制定相应的控制方式,在保证微电网中各设备协同出力的同时,很大程度避免了通信网络故障的影响,对电网的支撑能力更强。然而,现有的分布式控制方法存在三个明显的缺点:利用线性积分器控制分布式电源总功率,存在积分饱和、超调等问题;分布式控制算法动态性能较差,各台分布式能源收敛速度较慢;没有考虑通信延时及通信故障对系统的影响。所以现有技术中缺少一种有效的分布式功率分配方法,以解决现有的控制方法目前亟需解决的问题。
技术实现思路
为解决上述问题,本专利技术提出了一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法,以达到快速稳定的功率分配以及各台分布式能源的快速收敛,并验证控制方式对通信延时及通信故障的抵抗能力。本专利技术采用了高性能非线性积分器,同时采用有限时间收敛算法,通过数字大量的仿真得到的一种控制方式,可抑制一定程度范围内的通信延时与通信故障。如图1所示,本专利技术的技术方案采用如下步骤:1)实时采集所有风机输出总功率P与所有负荷所需总功率Pref,构建高性能控制器;2)构建分布式控制器ui,借助每台风机实时输出功率Pi和高性能控制器的输出值ψ,获得各台风机的跟踪输出功率参考值,实现总功率P在所有风机之间快速公平的分配,如图2所示;3)根据实际风速和额定风速的比较通过变转速控制方法或者变桨距控制方法,使得风机输出为跟踪输出功率参考值运行。即根据风机输出特性,选择变转速控制方法或者变桨距控制方法,实现其输出功率的有效控制。所述步骤3)具体是:若实际风速>额定风速时,通过变桨距控制方法对风机的输出进行控制,若实际风速≤额定风速时,通过变转速控制方法对风机的输出进行控制,所述的步骤1)中的高性能控制器采用以下公式的非线性积分器来平衡微电网功率: ψ = ( P - P r e f ) , d ( P - P r e f ) d t ≥ 0 λ · ( P 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法,其特征在于:包括以下步骤:1)实时采集所有风机输出总功率P与所有负荷所需总功率Pref,构建高性能控制器;2)构建分布式控制器ui,借助每台风机实时输出功率Pi和高性能控制器的输出值ψ,获得各台风机的跟踪输出功率参考值实现总功率P在所有风机之间快速公平的分配;3)根据实际风速和额定风速的比较通过变转速控制方法或者变桨距控制方法,使得风机输出为跟踪输出功率参考值运行。

【技术特征摘要】
1.一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法,其特征在于:包括以下步骤:1)实时采集所有风机输出总功率P与所有负荷所需总功率Pref,构建高性能控制器;2)构建分布式控制器ui,借助每台风机实时输出功率Pi和高性能控制器的输出值ψ,获得各台风机的跟踪输出功率参考值实现总功率P在所有风机之间快速公平的分配;3)根据实际风速和额定风速的比较通过变转速控制方法或者变桨距控制方法,使得风机输出为跟踪输出功率参考值运行。2.根据权利要求1所述的一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法,其特征在于:所述步骤3)具体是:若实际风速>额定风速时,通过变桨距控制方法对风机的输出进行控制;若实际风速≤额定风速时,通过变转速控制方法对风机的输出进行控制。3.根据权利要求1所述的一种考虑通信延时和故障的风机群分布式功率分配控制方法,其特征在于:所述的步骤1)中的高性能控制器采用以下公式的非线性积分器来平衡微电网功率: ψ = ( P - P r e f ) , d ( P - P r e f ) d t ≥ 0 λ · ( P - P r e f ) , ...

【专利技术属性】
技术研发人员:李超勇刘航齐冬莲张国月
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:浙江;33

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