[发明专利]一种永磁风机PI参数优化方法及装置

说明书

本发明提供了一种永磁风机PI参数优化方法及装置，该装置包括：风速检测模块，用于检测当下风速；参数优化计算模块，基于目标函数以及当下风速，通过萤火虫算法计算所述目标函数的全局最优解，输出上一阶段风速对应的最优值，从而得到优化的PI参数；风速判断模块，获取所述上一阶段风速，并基于所述当下风速以及上一阶段风速的差值，控制所述参数优化计算模块进行计算或停止。本发明的技术方案能够适应风力发电机组在实际应用中风速多变环境下的多参数优化，拥有较高的计算精度，且能够有效避免陷入局部最优。

技术领域

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种适用于不同风速下基于自适应多维萤火虫算法的永磁风机的PI参数优化的方法。

背景技术

能源是人类社会进步和经济发展的重要物质基础，能源工业的发展规模和速度影响着社会经济的发展，70年代初期，由于“石油危机”，出现了资源紧张的问题，人们意识到常规化石能源的不稳定性和有限性及其大量消耗并造成的环境污染和资源短缺等问题，使人们开始寻找清洁的可再生资源。相对于传统的石油、天然气等化石能源，新能源具有污染少的特点，对于解决当今世界资源短缺和改善环境污染，推动技术进步，实现人与自然可持续发展。风能是清洁的可再生资源，与传统化石能源相比，具有无环境污染、能源充足等优点。风力发电是将风能转换为机械能，进而转换为电能，其基本的工作原理是利用风吹动风轮，通过风轮的机械转动驱动发电机转子旋转，从而产生电能。在当今世界的新能源开发技术中，风力发电是最有利用价值的发电方式，全球风力发电量所占比也在逐步增加，并且发电技术也较为成熟。风力发电机一般包括叶片、发电机、尾翼、塔架、储能装置等构件组成。

永磁直驱风机是国内常用的风力发电机，其优点是实用低风速的能力强，耗能较低，并且维护成本也比较低。根据我国低风速的三类风区占全部风能资源的一半以上，更适合实用永磁直驱风机，也是我国未来的发展趋势。考虑到实际工作中的风电场，研究风力发电机最大风能捕获问题具有实际意义，也可以降低成本。风力发电机组机侧变流器是功率控制的关键环节。目前应用十分广泛的算法是定子磁链定向的矢量控制，可以实现高动态性能变频调速系统的设计，将电机定子电流分解成转矩电流分量和励磁电流分量去实现解耦，进而按照线性系统的控制理论方法来设计转速和磁链的PI控制器，从而可以实现连续控制，十分适用于风力发电机组此类宽范围调速系统和伺服系统。矢量控制一般采用PI控制器作为实现策略，具有结构简单，稳定性能好，可靠性高的优点。PI控制算法效果取决于控制器的环节参数K_P、K_i的取值组合，而风电场风功率是非线性的、还需要考虑一些因天气变化、频率变化、电网电压等不确定因素，而且风速通常以高度随机且快速的时变模式变化，发电机转速变化的离散型非常大，所以风力发电机很难实现最大风功率。传统的参数优化方法通常是操作者在实际系统中经过多次反复调试得出目标参数，这种方法效率低下，严重依赖于生产经验；现代控制方法如适应控制以实现全局一致的控制性能，实际难以实现。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种永磁风机PI参数优化方法及装置。具体而言，本发明提供了以下的技术方案：

一方面，本发明提供了一种永磁风机PI参数优化方法，所述方法包括：

S1、构造PI参数控制的目标函数，并检测当下风速；

S2、初始化萤火虫算法参数，所述算法参数包括种群维数、萤火虫数目、每组萤火虫种群数、最大吸引度、光强吸收系数、最大迭代次数、随机萤火虫位置；

S3、计算各组萤火虫吸引度、相对亮度、自适应移动步长，并在随后开始移动；

S4、更新萤火虫位置，并重新计算吸引度、相对亮度；

S5、计算搜索精度，当搜索精度达到预设要求或者迭代次数达到最大阈值时，执行S6，否则检测当下风速，并执行S2；

S6、若每组萤火虫满足搜索精度要求或迭代次数均达到最大阈值，则得到所述目标函数的全局最优解；