[发明专利]基于矢量拟合的直驱风电机组控制器参数辨识方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于矢量拟合的直驱风电机组控制器参数辨识方法及装置，将直驱风电机组划分为机侧子系统和网侧子系统，建立机侧子系统的直流侧导纳和网侧子系统的交流侧导纳，并将二者转化为标准的传递函数和拟合传递函数。通过扫频手段分别获得直流端口的导纳数据和交流端口的测量导纳数据，采用矢量拟合算法对测量的导纳数据进行矢量拟合，分别得到导纳数据的传递函数和拟合传递函数。分别将对应的传递函数中的对应系数的差值做最小二乘，得到直驱风电机组机侧控制器和网侧控制器参数的估计值。本发明通过端口测量导纳实现不同带宽控制下直驱风电机组控制器参数精确辨识，具有操作性强、简便、精确等优点，适用于多带宽控制系统参数辨识。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种基于矢量拟合(vector-fitting)的直驱风电机组控制器参数辨识方法及装置。

背景技术

随着化石燃料的快速消耗和环境的恶化，环保型可再生能源在发电中扮演着愈来愈重要的角色。作为应用最为广泛的可持续能源，风电近年来发展迅速。2017年安装的风力发电量超过52GW，全球总装机容量达到539GW。目前，我国的风电和光伏装机容量均为世界第一，已成为我国第三大主力电源。

直驱型风力发电机组成为海上风力发电的主流机型，具有容量大、电网友好性等优势。直驱风力发电机组由永磁同步发电机、机侧变流器及其控制器、网侧变流器及其控制器、交流侧滤波器等构成，其中变流器作为关键元件，其性能直接影响到整个直驱风力发电并网系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行。由于风机制造商出于商业保密的原因，实际风电机组变流器的控制器参数往往并不可知，即存在“灰箱”问题，给系统建模和分析带来了不便。目前，针对风电机组参数辨识方面的研究多集中在电气参数辨识，如发电机参数辨识等。少数文献研究了风电变流器的控制器参数辨识，但多采用时域辨识方法，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，由于目前风电并网的稳定性问题较为突出，工程中体现为各种振荡现象，引起了国内外学术界和工业界的广泛关注，目前主流的稳定性分析方法为基于阻抗的分析方法。风电机组的端口阻抗特性既可通过理论建模得到，也可通过扫频测量得到，为使用阻抗法分析风电并网稳定性提供了便利。鉴于此，研究基于端口阻抗特性的直驱风电机组控制器参数辨识方法具有重要的实用价值。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于矢量拟合(vector-fitting)的直驱风电机组控制器参数辨识方法及装置。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于矢量拟合的直驱风电机组控制器参数辨识方法，包括：

将直驱风电机组在直流侧划分为机侧子系统和网侧子系统；

确定直驱风电机组机侧子系统和网侧子系统的控制结构以及电气参数；建立机侧子系统的直流端口导纳Y_dc，将直流端口导纳Y_dc转化为标准的传递函数G₁(s)；

获得机侧子系统的直流端口导纳Y_dc的导纳数据，采用vector-fitting(矢量拟合)算法对获得的直流端口导纳Y_dc的导纳数据进行精确矢量拟合，得到直流端口导纳Y_dc的拟合传递函数H₁(s)；

将机侧子系统的传递函数H₁(s)和G₁(s)对应项系数做差，并通过最小二乘原理求解机侧子系统控制器参数；

建立网侧子系统在dq坐标系下的导纳矩阵模型，设导纳矩阵第一行第二列元素为交流端口导纳Y_dq；将交流端口导纳Y_dq转化为标准的传递函数G₂(s)；