以柴油机侧为主的风柴混合电力系统负荷频率控制方法技术方案

技术编号:9696392 阅读:158 留言:0更新日期:2014-02-21 04:19
本发明专利技术涉及一种以柴油机侧为主的风柴混合电力系统负荷频率控制方法,包括以下步骤:1)根据风力发电机的额定功率采用PID变桨距控制方法控制风力发电机的输出功率;2)采用基于BP神经网络观测器的滑模控制方法控制柴油机子系统的输出功率,并将步骤1)中风力发电机的输出功率作为滑模控制中可测的扰动项,建立系统状态方程;3)采用趋近律方法计算控制输入u(t),根据该控制输入优化整个混合电力系统的频率偏差。与现有技术相比,本发明专利技术具有控制精度高、有效改善电力系统负荷频率偏差等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统负荷频率控制方法,尤其是涉及一种。
技术介绍
近些年来,火电等传统发电形式对环境的污染已经日益严重,而在传统能源迅速耗尽的背景下,以风能、太阳能等为主要代表的新能源越来越被人们重视和研究。然而,新能源资源丰富的地区一般都比较偏远,例如海岛的风力资源、新疆地区的太阳能资源均十分丰富。偏远地区及孤立海岛由于交通的不便,大电网无法对其持续供电。这样,这些地区也就更加具备大力开发利用新能源的条件了。然而,风速不是恒定的,风力发电机组的输出机械功率是关于风速的立方与由受风力发电机组波动量影响的函数。所以风能的间歇性和波动性也成为了其主要的缺陷。为了解决这一问题,风机常与柴油机组成风柴混合系统给负荷供电,通过柴油机启动快,效率高的特点来迅速弥补风能不稳定的缺陷。电力系统的频率是电能质量的重要指标之一,在电力系统的负荷频率控制(LFC)中,许多学者通过不同的方法来优化频率偏差。现有技术中有将经典的PID控制应用到调速系统的设计中,然而,对于复杂的非线性和耦合性的电力系统来说,仅靠PID控制来调频完全是不够的,所以许多现代控制方法已经得到了应用。风柴混合系统作为小型发电系统,其对频率质量的要求也非常的高,所以当具有波动且较大渗透率的风电输出接入小型电力系统中,由于仅靠柴油机自身的调节机制已无法使频率达到满意的效果,所以风柴混合小型电力系统仍需借助现代控制来实现调频。文献“风机-柴油机混合系统的负荷频率控制,2011中国控制会议论文集”中针对风柴混合电力系统的数学模型,设计了内模控制器来调节频率,但内模控制实际是对PI控制的改进,所以系统中存在某些不确定参数项时,控制效果可能差。文献“AtsushiYona, Hideomi Sekine, Chul-Hwan Kim, Output power control for large wind powerpenetration in small power system, Renewable Energy,2009,,针对单域风柴混合电力系统,通过模糊控制方法实现了以风电输出功率来调频,但这样必须缩小风电的渗透率,方法虽然可行,但没有充分的利用新能源。文献“Toshiaki Kaneko, Akie Uehara, AtsushiYonaj Tomonobu Senjyu and Chul-Hwan Kim, A new control methodology of windturbine generators for frequency control of power system in isolated island,Wind Energy.2011”同样针对风柴混合电力系统模型,设计了最小阶状态观测器,并通过干扰观测值与风速值得到风电输出指令,为了实现较好的效果,该方法同样要缩小风电渗透率。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种控制精度高、有效改善电力系统负荷频率偏差的风柴混合电力系统负荷频率控制方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种,所述的风柴混合电力系统包括风力发电子系统和柴油机子系统,所述的风力发电子系统包括风力发电机,所述的控制方法包括以下步骤:I)根据风力发电机的额定功率采用PID变桨距控制方法控制风力发电机的输出功率;2)采用基于BP神经网络观测器的滑模控制方法控制柴油机子系统的输出功率,并将步骤I)中风力发电机的输出功率作为滑模控制中可测的扰动项,建立如下系统状态方程:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种以柴油机侧为主的风柴混合电力系统负荷频率控制方法,所述的风柴混合电力系统包括风力发电子系统和柴油机子系统,所述的风力发电子系统包括风力发电机,其特征在于,所述的控制方法包括以下步骤:1)根据风力发电机的额定功率采用PID变桨距控制方法控制风力发电机的输出功率;2)采用基于BP神经网络观测器的滑模控制方法控制柴油机子系统的输出功率,并将步骤1)中风力发电机的输出功率作为滑模控制中可测的扰动项,建立如下系统状态方程:其中x(t)=Δf(t)Pd(t)Xd(t)E(t),A=-1TpKpTp000-1Tt1Tt0-1RTg0-1Tg-1TgKϵ000,B=001Tg0,x(t)是状态变量矩阵;A是状态变量系数矩阵;B是控制输入系数矩阵;u(t)是控制输入;为扰动,为扰动系数矩阵;Δf(t)为频率偏差;Pd(t)为柴油发电机输出功率;xd(t)为调速器阀门位置;Tg是调速器时间常数;Tt是柴油机时间常数;Tp是电力系统模型时间常数;Kp是电力系统增益;R是调速器速度调节;PL是不可知负荷扰动;Kε是积分控制增益;E(t)是积分控制增量变化;3)采用趋近律方法计算控制输入u(t),根据该控制输入优化整个混合电力系统的频率偏差。FDA0000425256420000011.jpg,FDA0000425256420000012.jpg,FDA0000425256420000013.jpg,FDA0000425256420000014.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种以柴油机侧为主的风柴混合电力系统负荷频率控制方法,所述的风柴混合电力系统包括风力发电子系统和柴油机子系统,所述的风力发电子系统包括风力发电机,其特征在于,所述的控制方法包括以下步骤: 1)根据风力发电机的额定功率采用PID变桨距控制方法控制风力发电机的输出功率; 2)采用基于BP神经网络观测器的滑模控制方法控制柴油机子系统的输出功率,并将步骤I)中风力发电机的输出功率作为滑模控制中可测的扰动项,建立如下系统状态方程: 2.根据权利要求1所述的一种以柴油机侧为主的风柴混合电力系统负荷频率控制方法,其特征在于,所述的步骤I)中,采用PID变桨距控制方法控制风...

【专利技术属性】
技术研发人员:米阳韩云昊包晓炜
申请(专利权)人:上海电力学院
类型:发明
国别省市:

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