【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，特别涉及一种大型风电机组减振主动控制方法。
技术介绍
1、风力发电作为一种主要的绿色能源，已成为各国能源结构中的重要组成部分。然而，风电机组在运行过程中，由于机械系统的振动问题，常常面临故障停机，进而导致显著的经济损失。这些问题引起了业界和学术界的高度重视，风电机组的动态特性及其减振控制方法仍需进行深入研究。
2、传统的风电机组减振研究主要集中在被动控制方法上，尤其是针对扭转振动的抑制。然而，被动控制方法通常依赖于特定的硬件结构设计，难以实现动态调整，应用场景单一，且成本较高。因此，近年来，主动控制方法逐渐成为风电领域研究的热点。主动控制方法通过电气控制系统实现对机械系统振动的有效抑制，具有较高的灵活性，并且无需引入额外的硬件，成本相对较低。传统的控制方法，如比例积分(pi)控制，虽然简单易实现，但在应对复杂的非线性振动和谐波问题时表现不足，所以现有的研究逐渐将目光转向更先进的控制方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种大型风电机组减振主动控制方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种大型风电机组减振主动控制方法，在电气控制系统中的机侧整流器中的转速环采用变结构滑模控制，电流环采用模型预测控制；结合变结构滑模控制方法与模型预测控制方法，实现风电机组传动系统的振动抑制和谐波抑制。其中，采用滑模控制方法增强系统在风速突变条件下的快速响应能力，减少转速和转矩的超调。采用模型预测控制
3、进一步，结合模型预测控制与谐波抑制。在电流环中采用模型预测控制方法，并引入谐波抑制机制，针对电机中的谐波问题进行抑制，减少电磁转矩波动。
4、本专利技术还公开一种大型风电机组减振主动控制系统，包括通信模块、控制模块和存储模块。所述通信模块与电气系统通信连接。所述存储模块中搭载有滑模控制器和模型预测控制器。所述存储模块中存储有执行指令。所述执行指令配置为在被控制模块执行时能够执行权利要求1或2所述的大型风电机组减振主动控制方法。
5、进一步，所述模型预测控制器基于价值函数和滚动优化方法，实时预测和调整控制输入，以确保系统在复杂工况下的最优控制效果。
6、本专利技术还公开一种根据上述大型风电机组减振主动控制系统的构建方法，包括以下步骤：
7、1)建立电气控制系统；建立包含发电机、机侧整流器的电气控制系统。
8、2)设计滑模控制器。基于可变系数的指数滑模控制方法，设计用于发电机侧整流器转速环控制的滑模控制器，以提高风电机组在风速突变情况下的动态响应性能。滑模控制器在指数趋近律的基础上进行改变，设计一种变系数的指数趋近律，其控制律为：
9、
10、其中ε>0，k>0为设计参数，x是系统的状态，s是滑模面函数，通过设计特定的趋近律，使系统在受到外部扰动时能够快速回到滑模面上，并维持系统的稳定性。
11、3)设计模型预测控制器。步骤3)具体包括以下子步骤：
12、3.1)预测模型的建立：将电机模型离散化，并将dq轴电流改写为包含时间变量的形式，将控制器的控制周期记成t且其足够小，建立电机的离散化预测模型。
13、3.2)价值函数的选择：价值函数是模型预测控制中的约束条件，用来设定预测最优值的判断规则,基于所建立的电流预测模型来选择价值函数。取两相旋转坐标系下k时刻的预测电流和当前时刻参考电流的差值作为评价指标，最终价值函数如下：
14、
15、其中，表示预测电流。表示参考电流
16、3.3)滚动优化的实现：通过预测模型进行滚动优化，实时调整电流控制以减少谐波的影响。
17、4)控制器参数优化。通过仿真平台优化控制器参数，确保滑模控制器和模型预测控制器的协同作用，从而实现对风电机组机械系统的有效减振。
18、本专利技术还公开一种大型风电机组，包括如上述的大型风电机组减振主动控制系统，以及传动系统和电气系统。电气系统响应于接收到的控制系统发出的调控策略指令，传动系统执行相应的动作。大型风电机组通过电气系统实现对传动系统的主动振动抑制，实现对系统动态工况的灵活调整和优化控制。
19、进一步，所述传动系统包括叶轮、主轴、齿轮传动系统和发电机。
20、本专利技术的技术效果是毋庸置疑的：
21、a.通过设计可变系数的指数趋近律，使滑模控制器在系统的动态品质和稳定性之间实现最佳平衡。该滑模控制方法通过精确设计滑模面和趋近律，确保风电机组传动链系统在受到外界扰动时，能够迅速回到平衡状态，减少系统的振动；
22、b.引入了谐波抑制机制，以应对永磁同步发电机中由逆变器死区效应和制造偏差引起的时间谐波和空间谐波。通过在电流环中加入谐波抑制算法，显著降低了电磁转矩波动，提高了风电机组的动态响应性能；
23、c.整个控制系统由滑模控制器和mpc控制器联合构成，滑模控制器主要负责系统的快速响应和初步减振，而mpc控制器则进一步精细调节，抑制谐波引起的残余振动。两者的有机结合，使得整个系统具备高动态响应速度和强鲁棒性。
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1.一种大型风电机组减振主动控制方法，其特征在于：建立风电机组的电气控制系统，其中在机侧整流器中的转速环采用变结构滑模控制，电流环采用模型预测控制；采用滑模控制方法可以增强系统在风速突变条件下的快速响应能力，减少转速和转矩的超调；采用模型预测控制方法可以优化电流环的控制，抑制系统中的谐波。
2.根据权利要求1所述的一种大型风电机组减振主动控制方法，其特征在于：结合模型预测控制与谐波抑制；在机侧整流器电流环中采用模型预测控制方法，并引入谐波抑制机制，针对电机中的谐波问题进行抑制，减少电磁转矩波动。
3.一种大型风电机组减振主动控制系统，其特征在于：包括通信模块、控制模块和存储模块；所述通信模块与电气系统通信连接；所述存储模块中搭载有滑模控制器和模型预测控制器；所述存储模块中存储有执行指令；所述执行指令配置为在被控制模块执行时能够执行权利要求1或2所述的大型风电机组减振主动控制方法。
4.根据权利要求3所述的一种大型风电机组减振主动控制系统，其特征在于：所述模型预测控制器基于价值函数和滚动优化方法，实时预测和调整控制输入，以确保系统在复杂工况下的最
5.一种根据权利要求4所述大型风电机组减振主动控制系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.一种大型风电机组，其特征在于：包括如权利要求3或4所述的大型风电机组减振主动控制系统，以及传动系统和电气系统；电气系统响应于接收到的控制系统发出的调控策略指令，传动系统执行相应的动作；大型风电机组通过电气系统实现对传动系统的主动振动抑制，实现对系统动态工况的灵活调整和优化控制。
7.根据权利要求6所述的一种大型风电机组，其特征在于：所述传动系统包括叶轮、主轴、齿轮传动系统和发电机。
...【技术特征摘要】
1.一种大型风电机组减振主动控制方法，其特征在于：建立风电机组的电气控制系统，其中在机侧整流器中的转速环采用变结构滑模控制，电流环采用模型预测控制；采用滑模控制方法可以增强系统在风速突变条件下的快速响应能力，减少转速和转矩的超调；采用模型预测控制方法可以优化电流环的控制，抑制系统中的谐波。
2.根据权利要求1所述的一种大型风电机组减振主动控制方法，其特征在于：结合模型预测控制与谐波抑制；在机侧整流器电流环中采用模型预测控制方法，并引入谐波抑制机制，针对电机中的谐波问题进行抑制，减少电磁转矩波动。
3.一种大型风电机组减振主动控制系统，其特征在于：包括通信模块、控制模块和存储模块；所述通信模块与电气系统通信连接；所述存储模块中搭载有滑模控制器和模型预测控制器；所述存储模块中存储有执行指令；所述执行指令配置为在被控制模块执行时能够执行...
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