一种考虑动作门限的系统自适应控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑动作门限的系统自适应控制方法，包含以下步骤：步骤一：控制方法持续检测控制系统的频率与电压偏差量，当偏差量小于DFIG动作门限时，DFIG机群不参与到系统的调整工作中；DFIG采用功率控制方式，模糊自适应控制器不动作；STATCOM/BESS通过模糊自适应控制调整系统电压与频率；步骤二：当系统电压或者频率偏差量进一步扩大，DFIG由原先的功率控制方式转为电压频率控制方式，DFIG控制灵敏度小于STATCOM/BESS的控制灵敏度；步骤三：当系统偏差量继续增大，大于协调动作门限时，STATCOM与DFIG同时动作，采用电压、频率控制模式。本发明专利技术采取灵敏的调节方式，使得系统的稳定性大大增加。

A system adaptive control method considering action threshold

The invention discloses a control method considering the action threshold adaptive system, which comprises the following steps: step one: frequency and voltage deviation control method for detection and control system, when the deviation is less than DFIG threshold, DFIG cluster system not to participate in the work of DFIG; the power control mode, fuzzy adaptive controller no action; STATCOM/BESS by fuzzy adaptive control system to adjust the voltage and frequency; step two: when the system voltage or frequency deviation from the original DFIG to further expand the power control mode to voltage frequency control, DFIG control sensitivity of less than STATCOM/BESS; step three: when the system deviation continues to increase, more coordinated action threshold, STATCOM and DFIG at the same time, the voltage and frequency control mode. The invention adopts a sensitive adjusting mode, so that the stability of the system is greatly increased.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑动作门限的系统自适应控制方法
本专利技术涉及一种系统模糊自适应控制方法，特别是一种考虑动作门限的系统模糊自适应控制方法。
技术介绍
近年来，由于风电存在间歇性、随机性以及波动性等特征，大规模风电并网仍然存在不小的挑战。分布式风力发电可以在电网停电发生时恢复孤岛供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充。为了更好的实现风电机群分布式发电，首先必须研究风电机群在孤岛运行下的控制方法。如今，双馈异步风电机组(Doubly-FedInductionGenerator，DFIG)已成为风电场选用的主流机型，由于该风机采用定转子柔性连接的方式，抗干扰能力差。在DFIG的变流器直流电容侧加装储能装置，由储能装置提供直流电压，可以实现风电机组的自启动与孤岛运行。在风电机群的启动过程中，大规模配备储能系统成本投资较大，并不能满足电网的经济性要求，这就需要少数配备储能系统的风电机组率先实现自启动，进而在无功补偿装置的协助下启动剩余风电机组。然而在风电机组与无功补偿装置协调运行的过程中，系统的稳定产生了新的问题：一方面，当系统的频率与电压发生偏移，DFIG与STATCOM/BESS同时动作，这增加了系统控制难度，同时延长了系统稳定的时间；另一方面，由于二者的控制主要是传统的PI控制，而PI控制器之间的调节会产生互相影响，PI控制器的参数设计可能引起系统的不稳定。而通常PI控制器参数是面向全局整定的唯一值，在面对风电场自启动时的多变量、非线性、强耦合的系统时，单一的整定值并不能满足启动以及后续运动控制的多种情况，也无法从根本上解决动态与静态之间、跟踪设定值与抗干扰能力之间的矛盾。因此需要研究PI控制器参数动态调节的方法，并进一步研究DFIG与STATCOM/BESS的协调控制方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种考虑动作门限的系统模糊自适应控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种考虑动作门限的系统自适应控制方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：控制方法持续检测控制系统的频率与电压偏差量，当偏差量小于DFIG动作门限时，DFIG机群不参与到系统的调整工作中；DFIG采用功率控制方式，模糊自适应控制器不动作；STATCOM/BESS通过模糊自适应控制调整系统电压与频率；步骤二：当系统电压或者频率偏差量进一步扩大，DFIG由原先的功率控制方式转为电压频率控制方式，DFIG控制灵敏度小于STATCOM/BESS的控制灵敏度；步骤三：当系统偏差量继续增大，大于协调动作门限时，STATCOM与DFIG同时动作，采用电压、频率控制模式。进一步地，所述步骤一具体为，STATCOM/BESS的模糊控制规则中电压控制的模糊论域为[NB,PB]＝[-εu_DFIG,εu_DFIG]，其中εu_DFIG为DFIG的电压动作门限；检测STATCOM/BESS的无功输出，当其无功输出达到无功容量上限时，即时，PI控制器参数将保持不变，同时转入步骤二，STATCOM/BESS的模糊自适应PI参数调整算式为：其中，分别代表第n个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS电压控制器的比例、积分系数；分别代表第n-1个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS电压控制器的比例、积分系数；分别代表第n个采样周期时刻的STATCOM/BESS电压控制器的比例、积分系数的整定值变化量；εu为电压偏差量，εu_DFIG为DFIG的电压动作门限，为STATCOM/BESS在第n个△t采样周期时刻的无功输出值，Qstmax为STATCOM/BESS无功容量上限；STATCOM/BESS的模糊控制规则中频率控制的模糊论域为[NB,PB]＝[-εf_DFIG,εf_DFIG]，εf_DFIG为DFIG频率动作门限；检测STATCOM/BESS的有功输出，当其有功输出达到有功容量上限时，即时，PI控制器参数将保持不变，同时转入步骤而，其模糊自适应PI参数调整算式为：其中，分别代表第n个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS频率控制器的比例、积分系数；分别代表第n-1个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS频率控制器的比例、积分系数；分别代表第n个采样周期时刻的STATCOM/BESS频率控制器的比例、积分系数的整定值变化量；εf为频率偏差量，εf_DFIG为DFIG的频率动作门限，为STATCOM/BESS在第n个△t采样周期时刻的有功输出值，Pstmax为STATCOM/BESS有功容量上限。进一步地，所述步骤二具体为，DFIG的模糊控制论域为[NB,PB]＝[-εu_DFIG,εu_DFIG]，DFIG控制灵敏度小于STATCOM/BESS的控制灵敏度，采用较小的灵敏度因子λlow来降低DFIG对于电压变化的无功输出，其模糊自适应PI参数调整算式为：其中，灵敏度因子λlow<1；分别代表第n个△t采样周期时刻的DFIG电压控制器的比例、积分系数；分别代表第n-1个△t采样周期时刻的DFIG电压控制器的比例、积分系数；分别代表第n个采样周期时刻的DFIG电压控制器的比例、积分系数的整定值变化量；DFIG对于频率变化的有功输出，其模糊自适应PI参数调整算式为：其中，分别代表第n个△t采样周期时刻的DFIG频率控制器的比例、积分系数；分别代表第n-1个△t采样周期时刻的DFIG频率控制器的比例、积分系数；分别代表第n个采样周期时刻的DFIG频率控制器的比例、积分系数的整定值变化量。进一步地，所述步骤三具体为，当系统电压偏差量εu继续增大，大于协调动作门限时，即|εu|>εu_DFIG，STATCOM与DFIG同时动作，均采用电压、频率控制模式；对于STATCOM/BESS与DFIG的电压控制器，二者的模糊控制论域扩大至[NB,PB]＝[-εumax,εumax]，εumax为电网公司对于风电接入的电压最大偏差量；DFIG采用较大的灵敏度因子λhigh，灵敏度因子λhigh>1；当STATCOM功率输出达到容量上限时，即时，PI控制器参数将保持不变，DFIG与STATCOM的调整算式如下：STATCOM/BESS与DFIG的频率控制器的模糊控制论域扩大至[NB,PB]＝[-εfmax,εfmax]，εfmax为电网公司对于风电接入的频率最大偏差量；DFIG采用较大的灵敏度因子λhigh；当STATCOM功率输出达到容量上限时，即时，PI控制器参数将保持不变，DFIG与STATCOM的调整算式如下：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和效果：本专利技术通过检测系统中电压与频率的偏差量，针对常规风电机组、负载并网等冲击，采取灵敏的调节方式，使得系统的稳定性大大增加。仿真结果表明，与传统控制方法相比较，该方法在风电机组启动的稳定时间、机组并入系统时的冲击与系统功率、电压、频率的波动性等方面均有较好的控制效果。附图说明图1是本专利技术的控制流程图。图2是本专利技术的DFIG与STATCOM/BESS系统总体结构图。图3是本专利技术的STATCOM/BESS功率解耦控制策略图。图4是本专利技术的DFIG转子侧变流器控制策略图。图5是本专利技术的模糊自适应控制器框图。图6是本专利技术的模糊自适应控制输入输出隶属度函数图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑动作门限的系统自适应控制方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：控制方法持续检测控制系统的频率与电压偏差量，当偏差量小于DFIG动作门限时，DFIG机群不参与到系统的调整工作中；DFIG采用功率控制方式，模糊自适应控制器不动作；STATCOM/BESS通过模糊自适应控制调整系统电压与频率；步骤二：当系统电压或者频率偏差量进一步扩大，DFIG由原先的功率控制方式转为电压频率控制方式，DFIG控制灵敏度小于STATCOM/BESS的控制灵敏度；步骤三：当系统偏差量继续增大，大于协调动作门限时，STATCOM与DFIG同时动作，采用电压、频率控制模式。

【技术特征摘要】
1.一种考虑动作门限的系统自适应控制方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一：控制方法持续检测控制系统的频率与电压偏差量，当偏差量小于DFIG动作门限时，DFIG机群不参与到系统的调整工作中；DFIG采用功率控制方式，模糊自适应控制器不动作；STATCOM/BESS通过模糊自适应控制调整系统电压与频率；步骤二：当系统电压或者频率偏差量进一步扩大，DFIG由原先的功率控制方式转为电压频率控制方式，DFIG控制灵敏度小于STATCOM/BESS的控制灵敏度；步骤三：当系统偏差量继续增大，大于协调动作门限时，STATCOM与DFIG同时动作，采用电压、频率控制模式。2.按照权利要求1所述的一种考虑动作门限的系统自适应控制方法，其特征在于：所述步骤一具体为，STATCOM/BESS的模糊控制规则中电压控制的模糊论域为[NB,PB]＝[-εu_DFIG,εu_DFIG]，其中εu_DFIG为DFIG的电压动作门限；检测STATCOM/BESS的无功输出，当其无功输出达到无功容量上限时，即时，PI控制器参数将保持不变，同时转入步骤二，STATCOM/BESS的模糊自适应PI参数调整算式为：其中，分别代表第n个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS电压控制器的比例、积分系数；分别代表第n-1个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS电压控制器的比例、积分系数；分别代表第n个采样周期时刻的STATCOM/BESS电压控制器的比例、积分系数的整定值变化量；εu为电压偏差量，εu_DFIG为DFIG的电压动作门限，为STATCOM/BESS在第n个△t采样周期时刻的无功输出值，Qstmax为STATCOM/BESS无功容量上限；STATCOM/BESS的模糊控制规则中频率控制的模糊论域为[NB,PB]＝[-εf_DFIG,εf_DFIG]，εf_DFIG为DFIG频率动作门限；检测STATCOM/BESS的有功输出，当其有功输出达到有功容量上限时，即时，PI控制器参数将保持不变，同时转入步骤而，其模糊自适应PI参数调整算式为：其中，分别代表第n个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS频率控制器的比例、积分系数；分别代表第n-1个△t采样周期时刻的STATCOM/BESS频率控制器的比例、积分系数；分别代表第n个采样周期时刻的STATCOM/BESS频率控制器的比例、积分系数的整定值变化量；εf为频率偏差量，εf_DFIG为DFIG的频率动作门限，为STATCOM/BESS在第n个△t采样周期时刻的有功输出值，Pstmax为STATCOM/BESS有功容量上限。3.按照权利要求1所述的一种考虑动作门限的系统自适应控制方法，其特征在于：所述步骤二具体为，DFIG的模糊控制论域为[NB,PB]＝[-εu_DFIG,εu_DFIG]，DFIG控制灵敏度小于STATCOM/BESS的控制灵敏度，采用较小的灵敏度因子λlow来降低DFIG对于电压变化的无功输出，其模糊自适应PI参数调整算式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：唐一铭，顾文，蒋平，吴熙，冯士睿，范子恺，徐钢，李辰龙，蒋琛，刘亚南，莫菲，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，国网江苏省电力公司，东南大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32