[发明专利]一种直驱风电机组灰箱模型的参数辨识方法及装置

说明书

本发明提供了一种直驱风电机组灰箱模型的参数辨识方法及装置，首先，通过建立机侧系统(包括发电机和机侧变流器)直流端口的理论阻抗和测量阻抗，利用最小二乘法辨识得到机侧变流器的控制器参数。然后，建立直驱发电机组网侧交流端口的整体理论阻抗，并将辨识得到的机侧变流器控制器参数代入，通过与测量阻抗的比较，利用最小二乘法辨识得到网侧变流器的控制器参数。本发明利用交、直流端口阻抗频率特性实现直驱风电机组机侧变流器和网侧变流器不同带宽控制环节控制参数的精确辨识，且能够保证直驱风电机组端口宽频阻抗特性的一致性，适用于具有多带宽控制环节的风电机组参数辨识，具有实用性强、实现方便、辨识精确等优点。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地说，涉及一种直驱风电机组灰箱模型的参数辨识方法及装置

背景技术

在能源资源短缺以及环境污染不断严重的背景下，风能作为可再生能源重要的一部分越来越引起人们的重视。目前，我国风电总装机容量世界第一，已成为我国第三大主力电源。随着陆上风电开发日趋饱和，海上风电将成为未来风力发电的主要发展方向。业内普遍认为，陆上风电机组将以双馈机型为主，海上风电机组将以直驱全功率机型为主。

直驱风电机组采用背靠背全功率变流器作为发电机与电网的接口装备，对风电机组的动态特性起决定性影响。直驱风电机组包含机侧变流器和网侧变流器，机、网侧变流器均含有复杂的控制结构。为研究风电机组/风电场并网的动态特性，往往需要建立风电机组的详细模型，包括仿真模型和数学模型，因此需要知道风电机组所采用的控制策略和控制参数。然而，风机制造商因商业保密，一般不会公开其所采用的具体控制策略和控制参数，即存在黑/灰箱问题，这给风电机组的准确建模提出了挑战。为解决该问题，相关学者开展了风电机组的参数辨识研究。目前，已有研究多集中在电气参数辨识方面，如发电机的参数辨识等，部分文献研究了风电变流器控制参数的辨识，但多采用时域辨识方法，仅能较准确地辨识单一参数，而对具有多带宽控制环节的控制系统参数辨识精度不高。此外，少数文献提出控制器参数的频域辨识方法，但所提方法基于控制器的解耦模型，导致控制器内环参数的辨识精度偏低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种直驱风电机组灰箱模型的参数辨识方法及装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种直驱风电机组灰箱模型的参数辨识方法，包括以下步骤：

基于直驱风电机组的发电机与机侧变流器及其控制，建立机侧变流器直流端口理论阻抗；

在机侧变流器直流端口注入扰动电压，测量机侧变流器直流端口阻抗；

给定机侧变流器的控制器参数初始值，构建损失函数，使得测量得到的直流端口阻抗与直流端口理论阻抗在各个频率点处的阻抗差值的平方和最小，通过非线性最小二乘算法辨识获得机侧变流器的控制器参数；

建立直驱风电机组的网侧变流器交流端口整体理论正序阻抗，并将辨识得到的机侧变流器控制器参数代入此正序阻抗中；

在网侧变流器交流端口注入三相正序扰动电压，测量网侧变流器交流端口正序阻抗；

给定网侧变流器的控制器参数初始值，构建损失函数，使得测量得到的交流端口正序阻抗与代入了机侧变流器控制器参数的交流端口整体理论正序阻抗在各个频率点处的阻抗差值的平方和最小，通过非线性最小二乘算法辨识获得网侧变流器的控制器参数。

优选地，所述机侧变流器的控制器参数包括：转矩外环的比例和积分系数以及电流内环的比例和积分系数。

优选地，所述网侧变流器的控制器参数包括：直流电压外环的比例和积分系数、无功功率外环的比例和积分系数、电流内环的比例和积分系数以及锁相环的比例和积分系数。

优选地，所述建立机侧变流器直流端口理论阻抗模型的方法，包括：