一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法技术

本发明专利技术提供了一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法，包括以下步骤：步骤S1：通过定子磁链的表达式，构建双馈风机机侧变流器的输出电压表达式；步骤S2：通过定子磁链与定子电压之间的关系表达式，推导得到双馈风机网侧变流器控制系统状态方程，构建双馈风机网侧变流器的输出电压表达式；步骤S3：结合果蝇优化算法的自身特点，分别构建双馈风机机侧和网侧变流器参数寻优过程中所需的目标函数；步骤S4：引入禁忌搜索机制和特赦规则，利用果蝇优化算法对目标函数中的参数进行辨识。应用本技术方案能够计算得到双馈风机的变流器控制系统的相关参数，以便进行后续双馈风机的建模分析以及电力系统中的潮流计算。的建模分析以及电力系统中的潮流计算。的建模分析以及电力系统中的潮流计算。

【技术实现步骤摘要】
一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法


[0001]本专利技术涉及新能源发电技术
，特别是一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法。

技术介绍

[0002]由于风能的不确定性因素会对整个电网的稳定性造成一定的危害。双馈风电机组作为目前使用最为广泛的组机，其并网会带来一系列的问题。为了研究大规模风电机组并网对电力系统的影响，需建立足够精确的风电机组模型。
[0003]受商业技术保密的限制，实际工程现场中存在大量关键信息未知的商用变流器，采用常规建模方法难以解决实际中风力发电机存在的“灰箱”现象。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法，能够计算得到双馈风机的变流器控制系统的相关参数，以便进行后续双馈风机的建模分析以及电力系统中的潮流计算。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：通过定子磁链的表达式，推导得到双馈风机机侧变流器控制系统状态方程，构建双馈风机机侧变流器的输出电压表达式；
[0007]步骤S2：通过定子磁链与定子电压之间的关系表达式，推导得到双馈风机网侧变流器控制系统状态方程，构建双馈风机网侧变流器的输出电压表达式；
[0008]步骤S3：在步骤S1、S2的基础上，结合果蝇优化算法的自身特点，分别构建双馈风机机侧和网侧变流器参数寻优过程中所需的目标函数；r/>[0009]步骤S4：在步骤S3的基础上，引入禁忌搜索机制和特赦规则，利用果蝇优化算法对目标函数中的参数进行辨识，实现对双馈风机变流器相关参数的辨识。
[0010]在一较佳的实施例中，在所述步骤S1中，通过定子磁链的表达式，结合转子磁链的关系式，推导得到转子磁链与转子电流的表达式，进一步考虑双馈风机机侧变流器的控制过程，推导得到机侧变流器的控制系统状态方程，进一步得到机侧变流器输出电压表达式；
[0011]机侧变流器，即转子侧变流器，一般采用定子磁链定向控制，定子磁链的表达式为：
[0012][0013]式中，ψ
s
为定子磁链，ψ
ds
、ψ
qs
为定子磁链的d、q轴分量，u
ds
、u
qs
为定子电压的d、q轴分量，ω1为同步转速；
[0014]根据进一步得：
[0015][0016]式中，U
s
表示定子电压幅值；
[0017][0018]式中，L
s
、L
m
分别表示定子电感、励磁电感，i
ds
、i
qs
分别表示定子电流的d、q轴分量，i
dr
、i
qr
分别表示转子电流的d、q轴分量；
[0019]进而得到定子电流d、q轴分量的表达式：
[0020][0021]结合定子功率方程中得：
[0022][0023]式中，P
s
、Q
s
分别为双馈风机定子侧输出的有功功率、无功功率；
[0024]由于转子励磁电压能够决定转子电流，进一步推导转子励磁电压和转子电流之间的关系：
[0025][0026]式中，u
dr
、u
qr
为转子电压的d、q轴分量，为微分表达式，ω
r
为转子转速，R
r
为转子电阻，ψ
dr
、ψ
qr
分别为转子磁链的d、q轴分量，L
r
为转子电感；
[0027]联立上式：
[0028][0029]机侧变流器控制系统状态方程：
[0030][0031]式中，P
s
‑
ref
、Q
s
‑
ref
分别为定子有功功率、无功功率的参考值，k
p1
、k
i1
分别为机侧变流器有功功率外环的比及例、积分系数，k
p3
、k
i3
分别为机侧变流器无功功率外环的比例、积分系数，x1、x2、x3及x4为中间状态变量，s为拉普拉斯算子；
[0032]机侧变流器输出电压表示为：
[0033][0034]式中，k
p4
、k
i4
分别为双馈风机转子电流d轴分量的电流内环比例、积分系数，k
p2
、k
i2
分别为双馈风机转子电流q轴分量的电流内环比例、积分系数。
[0035]在一较佳的实施例中，在所述步骤S2中，通过定子磁链与定子电压之间的关系式，结合网侧滤波支路的方程式和网侧功率的表达式，并考虑双馈风机网侧变流器的控制过程，进一步推导得到网侧变流器的输出电压表达式；
[0036]网侧变流器，一般采用电网电压定向控制，此时定子磁链与定子电压之间的关系式为：
[0037][0038]式中，u
uds
和u
uqs
分别为电网电压定向时的定子电压d轴和q轴分量，网侧滤波支路方程表示为：
[0039][0040]式中，i
dg
和i
qg
分别为网侧电流的d、q轴分量，u
dg
、u
qg
分别为网侧电压的d、q轴分量，L
g
为网侧滤波器的滤波电感；
[0041]网侧功率表达式为：
[0042][0043]式中，P
g
、Q
g
分别为双馈风机网侧的输出有功功率、无功功率；
[0044]网侧电压方程进一步表示为：
[0045][0046]得网侧变流器控制系统状态方程如下：
[0047][0048]式中，u
dc
为直流母线电压，u
dc
‑
ref
为直流母线电压的参考值，x5、x6、x7为中间状态变量，k
p5
、k
i5
分别为直流电压外环的比例、积分系数，i
qg_ref
为网侧电流q轴分量的参考值；
[0049]网侧变流器输出电压表示为：
[0050][0051]式中，k
p6
、k
i6
分别表示双馈风机网侧电流d轴分量的电流内环比例、积分系数，k
p7
、k
i7
分别表示双馈风机网侧电流q轴分量的电流内环比例、积分系数。
[0052]在一较佳的实施例中，在所述步骤S3中，选择方均根误差作为寻优过程中的目标函数，提取双馈风机机侧与网侧变流器的输出电压方程中需要辨识的参数，结合果蝇优化算法的自身特点，构建双馈风机机侧与网侧变流器参数辨识的目标函数；
[0053]在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：通过定子磁链的表达式，推导得到双馈风机机侧变流器控制系统状态方程，构建双馈风机机侧变流器的输出电压表达式；步骤S2：通过定子磁链与定子电压之间的关系表达式，推导得到双馈风机网侧变流器控制系统状态方程，构建双馈风机网侧变流器的输出电压表达式；步骤S3：在步骤S1、S2的基础上，结合果蝇优化算法的自身特点，分别构建双馈风机机侧和网侧变流器参数寻优过程中所需的目标函数；步骤S4：在步骤S3的基础上，引入禁忌搜索机制和特赦规则，利用果蝇优化算法对目标函数中的参数进行辨识，实现对双馈风机变流器相关参数的辨识。2.根据权利要求1所述的一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过定子磁链的表达式，结合转子磁链的关系式，推导得到转子磁链与转子电流的表达式，进一步考虑双馈风机机侧变流器的控制过程，推导得到机侧变流器的控制系统状态方程，进一步得到机侧变流器输出电压表达式；机侧变流器，即转子侧变流器，一般采用定子磁链定向控制，定子磁链的表达式为：式中，ψ
s
为定子磁链，ψ
ds
、ψ
qs
为定子磁链的d、q轴分量，u
ds
、u
qs
为定子电压的d、q轴分量，ω1为同步转速；根据进一步得：式中，U
s
表示定子电压幅值；式中，L
s
、L
m
分别表示定子电感、励磁电感，i
ds
、i
qs
分别表示定子电流的d、q轴分量，i
dr
、i
qr
分别表示转子电流的d、q轴分量；进而得到定子电流d、q轴分量的表达式：结合定子功率方程中得：
式中，P
s
、Q
s
分别为双馈风机定子侧输出的有功功率、无功功率；由于转子励磁电压能够决定转子电流，进一步推导转子励磁电压和转子电流之间的关系：式中，u
dr
、u
qr
为转子电压的d、q轴分量，为微分表达式，ω
r
为转子转速，R
r
为转子电阻，ψ
dr
、ψ
qr
分别为转子磁链的d、q轴分量，L
r
为转子电感；联立上式：机侧变流器控制系统状态方程：式中，P
s
‑
ref
、Q
s
‑
ref
分别为定子有功功率、无功功率的参考值，k
p1
、k
i1
分别为机侧变流器有功功率外环的比及例、积分系数，k
p3
、k
i3
分别为机侧变流器无功功率外环的比例、积分系数，x1、x2、x3及x4为中间状态变量，s为拉普拉斯算子；机侧变流器输出电压表示为：式中，k
p4
、k
i4
分别为双馈风机转子电流d轴分量的电流内环比例、积分系数，k
p2
、k
i2
分别为双馈风机转子电流q轴分量的电流内环比例、积分系数。
3.根据权利要求1所述的一种采用果蝇优化算法的双馈风机变流器参数辨识方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过定子磁链与定子电压之间的关系式，结合网侧滤波支路的方程式和网侧功率的表达式，并考虑双馈风机网侧变流器的控制过程，进一步推导得到网侧变流器的输出电压表达式；网侧变流器，一般采用电网电压定向控制，此时定子磁链与定子电压之间的关系式为：式中，u
uds
和u
uqs
分别为电网电压定向时的定子电压d轴和q轴分量，网侧滤波支路方程表示为：式中，i
dg
和i
qg
分别为网侧电流的d、q轴分量，u
dg
、u
qg
分别为网侧电压的d、q轴分量，L
g
为网侧滤波器的滤波电感；网侧功率表达式为：式中，P
g
、Q
g
分别为双馈风机网侧的输出有功功率、无功功率；网侧电压方程进一步表示为：得网侧变流器控制系统状态方程如下：式中，u
dc
为直流母线电压，u
dc
‑
ref
为直流母线电压的参考值，x5、x6、x7为中间状态变量，k
p5
、k
i5
分别为直流电压外环的比例、积分系数，i
qg_ref
为网侧电流q轴分量的参考值；网侧变流器输出电压表示为：
表示双馈风机网侧变流器d轴输出电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰金晨，林焱，方晓玲，陈玫珊，林锦灿，吴丹岳，许双婷，张志耿，杨嘉烨，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：