[发明专利]计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制器参数整定方法

摘要

本发明涉及风电机组变换器控制器参数整定方法，具体为计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制参数整定方法，其具体步骤为：确定各控制器参数可行范围，生成小干扰稳定状态矩阵；设定最大迭代次数为D；可行域内随机生成一组控制器参数；额定风速下控制器参数整定；低于额定风速下控制器参数微调；检验全风速下小干扰稳定性；输出小干扰稳定裕度最大的控制器参数优化结果。采用该方法，在参数整定时基于小干扰稳定分析特性，以小干扰稳定裕度和特征根实部阈值为约束和目标，以相关因子选择需要调整的控制器参数，对全风况下个各控制器参数对系统小干扰稳定的影响进行分析，进而确定适合于全风况的控制器参数值。

主权项

1.计及小干扰稳定性的风电机组变换器控制器参数整定方法，其特征在于包括以下步骤：S1：建立含风电机组的全风况小干扰稳定分析模型，确定状态矩阵A；根据变换器性能要求，根据PWM控制器参数整定方法，确定风机各控制器参数的可行域；S2：设定迭代最大次数为D；S3：在各控制器参数可行域内随机生成一组控制器参数；S4：额定风速下控制器参数整定：额定风速下，计算状态矩阵A的特征根，以及各个特征根和控制器参数之间的相关因子，将计算出的特征根按每个特征根的小干扰稳定裕度Y_k＝[‑Re(λ_k)]‑|Im(λ_k)|升序排序，Re(λ_k)为特征根λ_k的实部，|Im(λ_k)|为λ_k的虚部绝对值；针对按照裕度升序排序后的第i个特征根λ_i，将其和控制器参数之间的相关因子按照绝对值降序，然后依次调整相关因子绝对值大于0对应的控制器参数，令控制器参数增大△，求解状态矩阵A的特征根且对于特征根λ_i，若特征根λ_i实部增大，则设置步长d＝—△，否则设置步长d＝△；在各控制器参数可行范围内按照步长d调整控制器参数，若系统裕度值增大，N为系统的阶数，则继续按照步长d调整该参数，否则按照步长d调整下一个控制器参数，控制器参数针对第i个特征根λ_i+1调整完成后再针对裕度升序排序后的下一个特征根λ_i进行调整，若控制器参数针对所有特征根调整结束后使得所有特征根实部均小于0，则至S5，否则至S3；S5：低于额定风速下控制器参数微调：从额定风速开始，按照S m/s的步长减小风速，在每个低于额定风速下对S4整定后的控制器参数进行整定，直至风速小于切入风速：在每个低于额定的风速下，计算状态矩阵A的特征根，若存在不稳定特征根λ_j，特征根的实部大于0，在该风速下，特征根按小干扰稳定裕度值升序排序，并求解各个不稳定特征根和控制器参数之间的相关因子，针对不稳定特征根λ_j，按照相关因子降序依次调整控制器参数，令控制器参数增大△，求解状态矩阵A的特征根且对于该不稳定特征根λ_j，若特征根λ_j实部增大，则设置步长d＝‑△，否则设置步长d＝△；在各控制器参数可行范围内按照步长d调整控制器参数，若系统裕度值增大，则继续按照步长d调整该参数，否则按照步长d调整下一个控制器参数，控制器参数针对第j个不稳定特征根λ_j的调整完成后再针对裕度升序排序后下一个不稳定特征根λ_j+1进行调整使得系统裕度增大，且所有特征根的实部均小于零；S6：检验全风速下小干扰稳定性：按照S m/s的步长，校验是否全风况下所有特征根均满足特征根实部稳定阈值公式Re(λ_i)<C i＝1,2,...,N，其中C为负数，若满足要求，则输出各控制器参数值，否则，存储该组控制参数值，至S7,迭代次数加1；S7：判断迭代次数是否达到最大值，若小于D，则至Step3；否则，依据系统裕度值计算D组控制器参数值的在额定风速下小干扰稳定裕度，选择小干扰稳定裕度最大的控制器参数为整定结果。