【技术实现步骤摘要】
一种双馈异步风机最优控制方法及系统
[0001]本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种双馈异步风机最优控制方法及系统。
技术介绍
[0002]当前，传统化石能源的过度消耗已引发了严重的环境污染和能源匮乏问题，世界各国纷纷开始了开发利用清洁可再生能源。其中，风力发电被认为是技术最成熟、最具大规模开发条件的可再生能源技术形式之一。而双馈异步风机因其变换器容量小、成本低、变速恒频运行等优势，成为目前市场占有率最高，装机容量最大，应用最为广泛的风电系统。
[0003]双馈异步风机的传统控制方法主要分为两类，基于场定向的矢量控制和直接转矩/功率控制。矢量控制策略通过场定向技术简化了双馈风电系统的动态数学模型，实现了有功、无功电流的解耦控制，其动静态特性好、调速范围宽，为目前应用最为广泛的双馈风电系统控制方法。直接转矩/功率控制策略则省去了传统矢量控制中的电流内环，通过单闭环结构对双馈风机的有功无功功率进行控制，具有结构简单动态响应快等优点。但是传统的双馈异步风机控制策略都是基于PI调节控制进行的，当外界电压及风速发生突变...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双馈异步风机最优控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立双馈异步风机中交流发电机部分及网侧变换器部分的数学模型；S2、建立状态反馈精确线性化及线性二次型最优控制；S3、根据步骤S1得到的双馈异步风机交流发电机部分的数学模型以及步骤S2得到的基于状态反馈精确线性化的最优控制建立双馈异步风机机侧变换器最优控制策略；S4、根据步骤S1得到的双馈异步风机网侧变换器部分的数学模型以及步骤S2得到的基于状态反馈精确线性化的最优控制理论建立双馈异步风机网侧变换器最优控制策略。2.根据权利要求1所述的双馈异步风机最优控制方法，其特征在于，步骤S1中，交流发电机部分的数学模型包括：当定子取发电机惯例、转子取电动机惯例时，三相对称系统中变速恒频交流发电机的电压方程和磁链方程如下：电压方程和磁链方程如下：其中，下标s和r分别代表定子量和转子量，上标d和q分别代表d轴分量和q轴分量，u为电压，i为电流，R为电阻，L为电感，L
m
为定转子间互感，p为微分算子，ω1为同步角频率，ω
r
为转子电角速度；电磁转矩T
e
正方向与转子转向相反，电磁转矩T
e
表示为：其中，N
p
为电机的极对数；发电机转子单质量块传动链模型如下：T
j
pω
m
＝T
m
‑
T
e
‑
Fω
m
其中，T
j
为折算到发电机高速侧的风机总体转动惯量，ω
m
为发电机转子机械角速度，则有ω
m
＝ω
r
/N
p
，F为阻尼系数，T
m
为风机气动转矩。3.根据权利要求1所述的双馈异步风机最优控制方法，其特征在于，步骤S1中，网侧变换器部分的数学模型包括：d
‑
q旋转坐标系下，网侧变换器的电压方程如下：其中，R
g
、L
g
分别为电抗器的电阻和电感；ω1为同步角频率；分别为电网侧变换器
输出电流的d、q轴分量，分别为电网侧变换器输出电压的d、q轴分量；忽略变换器的开关损耗，直流环节的动态方程表示为：其中，C为直流环节的电容，U
C
为直流电压，P
in
为网侧变换器的输入功率。4.根据权利要求1所述的双馈异步风机最优控制方法，其特征在于，步骤S2中，状态反馈精确线性化最优控制v
*
为：线性二次型最优控制为：其中，R为2
×
2维正定控制加权矩阵，为精确线性化系统的输入控制矩阵，P
*
为Riccati方程的正定解，z为精确线性化系统的状态变量，K
*
为精确线性化系统的状态反馈增益阵，为精确线性化系统的第一个控制量，为精确线性化系统的第二个控制量，J为衡量控制效果优劣的定量化性能指标，Φ
T
(x)为对原高阶非线性系统所建立的微分同胚坐标变换阵，M为n
×
n维半正定状态加权矩阵，为微分同胚坐标变换阵中第n
‑
1个变换对时间t的导数，为微分同胚坐标变换阵中第n个变换对时间t的导数。5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩金龙，杜正春，杨锐，江晗，戴耀辉，袁枭添，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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