基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制

2020-01-14董娜娜

数字通信世界 2019年12期

董娜娜

（长春工业大学人文信息学院自动化系，长春 130122）

双馈风电机组是在发电机转子与电网间连接了一个变频器，通过改变转子中的励磁电流的频率，使得在定子上发出与电网电压、频率相同的电力，输入电网。灰色预测是一种结合先进科学技术的预测方法，指的是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法[1]。因此，本文进行基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制的研究。

1 基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法设计

考虑到自适应控制率是实现双馈风电机组虚拟惯量自适应控制的关键因素[2]。因此，在基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应的控制方法设计中，首先建立基于灰色预测的自适应控制率函数，并在此基础上实现双馈风电机组虚拟惯量的自适应控制。

1.1 建立基于灰色预测的自适应控制率函数

自适应指的是根据双馈风电机组虚拟惯量来决定是否开关垂直同步，基于灰色预测的自适应控制率更加精确[3]。设基于灰色预测的自适应控制率为w，求得灰色预测的自适应控制函数，如公式（1）所示：

式中，x 指的是虚拟惯量有界参数；pb 指的是对虚拟惯量不确定参数的估计；dt 指的是双馈风电机组暂态性能参数。

1.2 实现双馈风电机组虚拟惯量的自适应控制

面对传统的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法惯量辨识和自适应功能处理不了的情况，尤其是面对转动惯量大，机械刚性低，机械阻力不均匀的情况下经常出现。通过灰色预测可以有效鉴别双馈风电机组虚拟惯量因素之间发展趋势的相异程度，进行相应的关联分析，公式如下所示：

式中，β0为双馈风电机组运行突变值；St为周期分量，Tt为趋势分量。在对原始虚拟惯量进行生成处理，可寻找双馈风电机组虚拟惯量变动的规律，生成具有较强规律性的数据序列，表达式为：

建立相应的自适应控制方法，从而预测双馈风电机组虚拟惯量发展趋势的状况。利用自适应控制率函数，实现双馈风电机组虚拟惯量的自适应控制，表达式为：

式中，Dk为k 时刻控制所需耗能。

2 仿真实验

2.1 实验准备

为了确保基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法的有效性，针对双馈风电机组虚拟惯量自适应控制率进行实验。为确保实验结果的准确性，整体实验均在统一环境下进行，首先采用传统的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法进行控制，再采用文章设计的基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法实施同样操作步骤，设置传统的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法为对照组。为了保证实验的有效性，将实验次数设为4次。

2.2 实验结果分析与结论

根据上述设计的实验，将两种方法下的自适应控制率进行对比。采集4组实验数据，将两种方法所控制的虚拟惯量自适应控制率对比情况进行整理，实验结果：对照组中1、2、3、4组的虚拟惯量自适应控制率依次为61.8%、65.7%、72.5%、71.4%；实验组中1、2、3、4组的虚拟惯量自适应控制率依次为88.6%、89.2%、90.1%、92.6%。

通过实验数据可得出如下结论：本文设计的基于灰色预测的双馈风电机组虚拟惯量自适应控制方法的自适应控制率更高，可以实现双馈风电机组虚拟惯量的自适应控制。