[发明专利]一种平行多层蒙特卡罗双馈异步风机参数优化方法

说明书

本发明提供一种平行多层蒙特卡罗双馈异步风机参数优化方法，该方法通过平行多层的仿真系统来减少群体智能决策的时间，其核心是在每层仿真系统中灵活运用多区域多粒度蒙特卡方法，每层每区域所使用方法的参数不同，通过使用不同的参数来寻求系统最优化的参数，从而进行必要的决策。本方法的技术效果是：即可实现快速的参数寻优决策，又可以避免一般的蒙特卡罗方法寻优所遇到的“维数灾害”问题。本发明能够对双馈异步风机的比例积分微分控制器参数进行优化。

技术领域

本发明属于风力发电控制领域，涉及一种代替传统双馈异步风机控制器参数的寻找方法，适用于控制器参数的优化。

背景技术

近年来，使用双馈异步风机这种变速恒频的风力发电机型已经逐渐成为主流的形式。双馈异步风机的发电系统中有着很多个控制器，这些控制器对风力发电的效果起着至关重要的作用，因此在设计这些控制器的参数时，如果能够找到最优的控制器参数，将会大大提高整个风力发电的效率。然而采用传统的控制器参数整定方法，想要得到其最优的控制参数，将伴随着庞大的工作量和复杂的整定方法。因此，一种智能化的寻找最优控制器参数的方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种平行多层蒙特卡罗双馈异步风机参数优化方法，该方法与传统的控制器参数的整定方法不同。首先寻找突出显示控制器的一个适应度函数，该函数体现着发电系统的性能指标。例如，在额定风速以下，风力发电机对最大输入功率点的跟踪，需要通过转子侧换流器来进行调节。风力涡轮机捕获的风能可以定义为：

其中ρ是空气密度，R表示的是浆液半径，v₁表示风速。C_P(λ,β)是指风力利用系数，它是叶尖速比λ和β桨距角的函数。在额定风速以下的某一风速下，只有特定的转子转速，才能使该风速下风能利用系数C_P最大。对最大输入功率点的跟踪，需要获取一个最优的风能利用系数C_Pmax。根据以下公式：

其中ω_m表示的是涡轮机叶片转速，风能利用系数中C_P的c₁＝0.5176，c₂＝116，c₃＝0.4，c₄＝5，c₅＝21，c₆＝0.0068。

由于在额定风速以下的风速，桨距角β为一个固定的值，想要获得最佳风能利用系数C_P，只要调节叶尖速比，即控制转子转速即可。

转子侧换流器的作用是控制转子转速和无功功率。在传统矢量控制器框架中，应用比例积分微分控制器进行控制，可以对最佳功率点进行快速、准确和稳定跟踪。为了衡量控制器的控制能力，需要一个突出控制效果的适应度函数，可以表示为：

其中Q_s和Q_s^*分别为检测到的无功功率和某风速下无功功率的给定值；w_r和w_r^*分别为转子转速的测量值和某风速下转子转速的给定值。式(5)的限制条件为：