專利名稱：直驅永磁同步風電機組變頻器控制器變參數跟蹤控制方法
技術領域：
本發明的直驅永磁同步風電機組變頻器控制器的變參數優化控制方法，屬于風力發電機組運行控制技術領域。
背景技術：
風能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，隨著商業化程度和市場競爭力的不斷提高，作為風能主要利用形式的風力發電已經成為當今最主要的可再生能源技術之一。 世界各國高度重視和大力發展風力發電。中國風電發展速度領先世界，2010年中國新增風電裝機達1600萬千瓦，累計裝機容量達到4182. 7萬千瓦，同比增長62%，躍居世界第一。隨著風電機組裝機容量的快速增長，人們越來越重視風電機組的安全穩定運行和發電效益。直驅永磁同步風電機組由于省去了笨重的齒輪箱傳動機構，不僅降低了機械故障率，還提高了機組發電效率，因而成為風電機組的發展趨勢。由于風速的隨機變化特性， 風電機組會運行于不同風速的狀態，從機組的輸出特性來看，機組輸出功率的大小，不僅取決于發電機發出功率的能力大小，還取決于變頻器送出功率的能力大小，因而，變頻器控制是風電機組運行控制的關鍵技術，其性能的好壞，直接關系到機組的發電效益。為改善機組的輸出特性，提高機組功率的輸出能力，風電機組變頻器控制策略有多種，不同的控制策略，相應可設計和生產不同的控制器，總體上來說，現有的變頻器控制器的參數是出廠時整定的，廠家典型做法是按照機組正常動態運行的風速范圍，特別是大風速范圍內，定參數整定變頻器控制器的參數。客觀上來說，該方法具有一定的合理性，能保證機組在大風速范圍內發電效益最佳。其工程缺陷是風速具有隨機性和快變性，在正常自然條件下的風速不全部是大風速，一定程度上來說，大部分時間處于低風速運行狀態，這使得機組在低風速狀態時具有很差的輸出特性和發電效益。總之，定參數運行控制技術，不能實現機組各種風況下的輸出特性和發電效益最佳。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種適時、優化的直驅永磁同步風電機組變頻器的控制器變參數跟蹤控制方法。該方法利用風速的變化引起的狀態信息的改變，即時辨識機組變頻器控制器的目標參數，適時優化調整整定控制器參數，實現機組輸出特性和發電效益的最佳控制。本方法的具體控制調節過程如下
(1)構建機組的不同風速段輸出特性的邏輯庫，差異化區分輸出特性的調節目標；
(2)比較現測點風速測量值與前測點風速測量值的變化量，確定機組輸出特性的調節目標的變化程度；
(3)檢驗機組當前輸出特性和目標值之間的差異，如果偏離幅度不大，則保持機組變頻器的控制器的參數不變，回第(2)步；如果偏離幅度大，則按照新的調節目標，即時辨識控制器的目標參數；
(4)以辨識的目標參數，結合控制模型，計算機組的輸出，按照其與目標輸出特性的符合度，檢驗目標參數的性能優劣；
(5)把檢驗性能好的參數，直接作為控制器的參數，適時進行優化整定，按照新參數控制變頻器的運行；
(6)適時檢驗實際輸出特性和目標輸出特性的符合度，如果符合度好，則保持此參數設置，如果符合度不好，重新回到第(2)步進行參數重新辨識和優化整定；
(7)當風速再次變化時，重復上述調節過程，使機組調節運行于新的運行狀態。如此機組就能快速、連續運行于最佳運行狀態，保持良好的輸出特性。本控制方法采取即時優化整定策略，通過跟蹤外界風況狀態變化，改變變頻器輸出特性的控制目標，適時辨識相應的控制器的目標參數，即時優化整定控制器的參數，實現了機組輸出特性的即時優化，提高了機組在不同風速狀態下的輸出功率，從而提高了機組的發電效益。本控制方法的優點是在通常的控制環節上，并行了控制器參數目標值的適時辨識環節，實施的步驟清晰，與機組其他功能的調節環節保持獨立，與變頻器調節環節的接口簡單，在工程上易于實現，不影響機組其他功能調節的實現和運行。既可以與機組現有控制器并聯切換運行，又可以植入現有控制器的相應環節，能實現直驅永磁同步風力發電機組全風速運行狀態下的輸出特性的優化，顯著提高機組的發電效益。說明書附圖


圖1為控制過程框圖。圖2為控制算法實現的程序框圖。具體實現方式
如圖1所示，本發明直驅永磁同步風電機組變頻器變參數跟蹤控制方法的具體調節步驟如下
第一步判斷機組輸出功率巧偏離目標功率是否超過變化限值AF,—<。設機組當前運行于風速1 、輸出功率Petj,后風速改變，變為V1，比較V1、V0的大小，檢驗差值超過
風速變化限值Aiw ’如果Δν 二 Ivi - V0| > Av^ ’則轉第二步。如果AV = Ivi - V0! < Avv
，直接轉第六步。第二步從不同風速的輸出功率曲線庫中，選取與V1相對應的輸出功率調節目標值(tf ；
第三步用，結合已測量的變頻器的兩組三相輸入電壓電流、、 α、Iel、 、、“《 、《12、、、iSI、hi ,和輸出電壓電流《ρβ、、aSrt、iSA、^il、Vl ,及直流環節
的電壓、輸入電流iflei、輸出電流/ a等參量的值，辨識計算控制器理想的Ijrt、、 Kf^Ks……等控制參數；第四步以辨識的、、^2、^2……等控制參數，結合變頻器及其控制的模型方
程，計算模型的輸出特性，檢驗計算輸出特性和實際輸出特性的符合度，如果符合度好，則回轉第五步，如果符合度不好，則轉第三步；
第五步按照Ijrt、Ki、^2、^2……等控制參數，直接優化整定變頻器的控制器的參
數，按照此控制參數，控制調節變頻器；
第六步保持變頻器的控制器的參數，使變頻器運行于很好的輸出特性狀態； 第七步繼續測量變頻器的實際輸出特性和風速特性，如此重復上述調節過程，始終使變頻器運行于很好的輸出特性狀態。
算法實施的步驟程序框如圖2所示。
權利要求
1.一種直驅永磁同步風電機組變頻器控制器變參數跟蹤控制方法，其特征在于風速改變時，根據機組典型狀態控制目標的不同，適時確定機組輸出特性的優化控制目標，根據這個新的控制目標，在線辨識控制器的控制參數，直接整定改變機組變頻器控制器的參數， 使機組的輸出特性適時優化。
2.一種直驅永磁同步風電機組變頻器變參數優化控制方法，其控制調節過程如下(1)風速改變時，根據風速變化方向和變化幅度，判斷機組運行狀態改變程度；(2)根據機組運行狀態的改變，對應調整機組輸出特性目標設定值，按此設定值，辨識機組變頻器控制器的目標參數；(3)按照目標參數，適時直接優化整定機組變頻器的控制參數；(4)當機組運行狀態再次發生改變時，重復上述調節過程，使機組調節運行于新的優化的控制狀態；如此機組就能適時、優化地運行。
全文摘要
本發明公開一種直驅永磁同步風電機組變頻器控制器變參數跟蹤控制方法。正常運行狀態時，通過在線動態跟蹤機組變頻器輸入輸出和直流環節的電壓電流變化特性，運用先進的辨識算法，辨識控制器參數，按照此辨識值整定控制器PI控制環節的參數。當機組的運行狀態有較大幅度改變時，根據機組輸出特性偏離目標值的變化程度，重新在線辨識控制器的參數，即時優化整定控制器PI控制環節的控制參數，使得變頻器的輸出特性能準確地跟蹤運行狀態的變化而跟蹤目標設定值，達到理想的控制性能。
文檔編號H02P9/04GK102437810SQ20121000265
公開日2012年5月2日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年6月17日
發明者張仰飛, 李海峰, 王偉勝, 羅建裕, 郝思鵬 申請人:南京工程學院