[发明专利]基于ACS算法的永磁同步发电机PID参数整定方法

说明书

本申请涉及电力系统控制技术领域，特别地，涉及一种基于ACS算法的永磁同步发电机PID参数整定方法。一定程度上可以解决实际应用中PID控制参数难以调节的问题，以实现复杂天气条件下PMSG的MPPT。所述方法包括：建立PMSG的MPPT优化模型；使用ACS算法对所述PMSG的PID控制器的控制参数进行整定；输入PMSG的机械转速度误差和d轴电流误差，经过双环PID控制器调节后得到转子输出电压；将所述转子输出电压进行正弦脉冲宽度调制后反馈至PMSG中进行下一次迭代，直至得到最优参数。

技术领域

本申请涉及电力系统控制技术领域，特别地，涉及一种基于ACS算法的永磁同步发电机PID参数整定方法。

背景技术

PMSG(permanent magnetic synchronous generator：永磁同步发电机)的PID(proportional-integral-derivative：最优比例-积分-微分)参数整定是根据目标转速和反馈转速经过比例(P)、积分(I)、微分(D)控制环节来给出参考q轴电流。永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机用。

随着能源危机的日益严重和传统化石燃料带来的环境污染，可再生能源受到了人们的广泛重视。风能作为一种优质的可再生能源，在能源结构转型中具有重要意义，因而风力发电技术发展最为迅速且潜力巨大。PMSG因效率高、功率密度大、可靠性高及拓扑结构灵活多样等优点被广泛应用于风力发电系统。其中，根据风速变化调节风机转速使其运行于最优功率点，从而捕获最大风能，即最大功率跟踪(maximum power point tracking，MPPT)，是其控制系统设计的主要目标。常规的PMSG控制主要采用PID控制器实现，工程师根据试验数据、或其个人经验给定PID系数Kp，Ki，Kd，而且一经给定就为常数，不再改变。

但是，当永磁同步发电机的参数有变化，控制策略就有可能无法满足要求，三项参数需重新确定，费时费力；且PID控制器各参数相互耦合，如何合理地整定最优PID控制参数是PMSG实际运行中面临的难题。

发明内容

本申请提供了一种基于ACS算法的永磁同步发电机PID参数整定方法，通过提出一种基于ACS算法的PMSG最优PID参数整定方法，一定程度上可以解决实际应用中PID控制参数难以调节的问题，以实现复杂天气条件下PMSG的MPPT。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种基于ACS算法的永磁同步发电机PID参数整定方法，其特征在于，所述方法包括：

建立PMSG的MPPT优化模型；

使用ACS算法对所述PMSG的PID控制器的控制参数进行整定；

输入PMSG的机械转速度误差和d轴电流误差经过双环PID控制器调节后得到转子输出电压；

将所述转子输出电压进行正弦脉冲宽度调制后反馈至PMSG中进行下一次迭代，直至得到最优参数。

可选地，所述建立PMSG的MPPT优化模型，其表示为：

式中，f(x)为目标函数；为d轴电流误差；为机械转速误差；控制成本权重系数ω₁＝ω₂＝0.25；V_q和V_d分别为转子q轴和d轴电压。

可选地，所述目标函数值取值为最小值。