CN110071667B - 一种双馈风力发电机参数辨识方法 - Google Patents
一种双馈风力发电机参数辨识方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种双馈风力发电机参数辨识方法,涉及风力发电领域,包括:首先,确定待辨识参数;然后,连续间隔采集双馈风力发电机模型的运行数据,构建待辨识抽样矩阵;然后,根据第一求解公式,求解粗辨识向量;响应于运行数据的采样项数少于或等于M,则将粗辨识向量做为第N+1项的待辨识向量;响应于运行数据的采样项数大于M,则根据第二求解公式,求解细辨识向量,将细辨识向量做为第N+1项的待辨识向量;最后,将待辨识向量发送至双馈风力发电机控制器。本发明对前项数据进行剔除,使得计算处理量变少,同时,由于参数辨识系统是一个渐变系统,距离当前时间节点越远的数据准确性越低,将距离当前时刻的数据进行剔除,有效提高系统精度。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域,特别是涉及一种双馈风力发电机参数辨识方法。
背景技术
双馈异步风力发电机在结构上和绕线异步电机类似,因其定子、转子都可以馈入或者馈出能量,“双馈”的定义由此而来。由于双馈发电机是由转子提供交流励磁,所以双馈发电机也称为交流励磁同步发电机或者异步化同步发电机。
双馈调速是将双馈电机的定子绕组接入工频电源,转子绕组接到一个频率、幅值、相位和相序都可以调节的变频电源上。双馈电机在稳态运行的时候,定子旋转磁场和转子旋转磁场在空间保持相对静止。当定子旋转磁场以同步速旋转时,转子旋转磁场相对于转子以滑差频率旋转。当转子转速低于同步速时,转子旋转磁场旋转方向和转子转向相同,否则相反。双馈电机转子接变频器,其调速的基本思想就是要在转子回路上串入附加电势,通过调节附加电势的大小、相位和相序来实现双馈调速。
双馈异步风力发电机的系统参数是一个不断变化的过程,典型的因素是温度、天气状况使得整个系统发生变化,需要实时对系统参数进行辨识。现有技术存在的问题在于,随着双馈异步风力发电机辨识的进行,辨识数据量越来越多,极大地增大了处理数据的数量,使得处理速度变慢或处理成本提高。
发明内容
有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种双馈风力发电机参数辨识方法,旨在当处理数据量过高时,对前项数据进行剔除,并保留最近的数据并进行参数辨识,提高系统参数辨识的响应速度。
为实现上述目的,本发明提供了一种双馈风力发电机参数辨识方法,所述方法包括:
步骤S1、确定待辨识参数;所述待辨识参数包括:定子电感Ls、定子电阻Rs、转子电感LR、转子电阻Rr、定转子互感Lm,双馈风力发电机模型满足如下关系:
其中,ω1为定子电流角频率,ω2为转子电流角频率,usd、usq分别是定子电压dq轴分量,urd、urq分别是转子电压dq轴分量,isd、isq分别是定子电流dq轴分量,ird、irq分别是转子电流dq轴分量;
步骤S2、连续间隔采集所述双馈风力发电机模型的运行数据,构建第一待辨识抽样矩阵以及第二待辨识抽样矩阵;所述运行数据包括所述定子电压dq轴分量、转子电压dq轴分量、定子电流dq轴分量以及所述转子电流dq轴分量;
所述第一待辨识抽样矩阵为:Y1(N)=Φ1(N)η1(N)+E1(N);
所述第二待辨识抽样矩阵为:Y2(N)=Φ2(N)η2(N)+E2(N);
其中, E1(N)、E2(N)为残差项,E1(N)=[e1(1)+e1(2),...,+e1(N)]T,E2(N)=[e2(1)+e2(2),...,+e2(N)]T;η1(N)为第一待辨识向量,η2(N)为第二待辨识向量,η1(N)=[Lr,Lm,Rr]T,η2(N)=[Lr,Lm,Rr]T;k为所述运行数据的编号;
响应于所述运行数据的采样项数大于M,则根据第二求解公式,分别递推求解所述第一待辨识向量η1(N)、所述第二待辨识向量η2(N)的第一细辨识向量第二细辨识向量将所求得的所述第一细辨识向量做为第N+1项的所述第一待辨识向量η1(N+1),将所求得的所述第二细辨识向量做为第N+1项的所述第二待辨识向量η2(N+1);其中,
步骤S5、将所述第一待辨识向量η1(N+1)、所述第二待辨识向量η2(N+1)发送至双馈风力发电机控制器。
在该技术方案中,当数据量大于M项时,对前项数据进行剔除,使得计算处理量变少,同时,由于参数辨识系统是一个渐变系统,距离当前时间节点越远的数据准确性越低,将距离当前时刻的数据进行剔除,有效提高系统精度。此外,待辨识向量通过第一公式、第二公式两步求解,一方面能够兼容数据量较少无需剔除的情况,同时,另一方面,两步数据所获得的参数辨识精度越较高,增强辨识准确度。
在一具体实施方式中,η1(N)|N=1、η2(N)|N=1为预设值,所述η1(N)|N=1、所述η2(N)|N=1由运行测量求解获得。
在一具体实施方式中,K(N)|N=1、P(N)|N=1为预设值,所述K(N)|N=1、所述P(N)|N=1由运行测量求解获得。
在一具体实施方式中,当所述N=M+1时,S(M+1)为S(N)的预设起始值,T(M+1)为T(N)的预设起始值;所述S(M+1)、所述T(M+1)由运行测量求解获得。
本发明的有益效果是:在本发明中,当数据量大于M项时,对前项数据进行剔除,使得计算处理量变少,同时,由于参数辨识系统是一个渐变系统,距离当前时间节点越远的数据准确性越低,将距离当前时刻的数据进行剔除,有效提高系统精度。此外,待辨识向量通过第一公式、第二公式两步求解,一方面能够兼容数据量较少无需剔除的情况,同时,另一方面,两步数据所获得的参数辨识精度越较高,增强辨识准确度。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的一种双馈风力发电机参数辨识方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
双馈风力发电机是一个复杂的时变系统,各个时间节点的系统输出不仅与当前输入输出有关,同时还与历史输入输出有关,其系统可描述为:
其中,{u(k),y(k)}为测量输入、输出序列,a1,...,ana,b1,...,bnb为系统待辨识参数,ana>bnb。
典型的最小二乘法的标准形式为:
Y(N)=Φ(N)η(N)+E(N) (2);
当ΦT (N)Φ(N)非奇异时,求得极小值:
同理,若数据减少一行[u(1),y(1)]T时,
在本发明中,通过限定双馈风力发电机的数据项数,保持数据上限为M项,当项数为M+1时,需要将首先进行剔除,保持双馈风力发电机的数据项数为M项。在实际运算中,可以采用先增加数据并删除数据保持数据上限为M项。为了便于表述,将双馈风力发电机的最小二乘法的标准形式为:
Y(N,N)=Φ(N,N)η(N,N)+E(N,N);
Y(N+1,N)=Φ(N+1,N)η(N+1,N)+E(N+1,N);
Y(N+1,N+1)=Φ(N+1,N+1)η(N+1,N+1)+E(N+1,N+1);
指的一提的是,Φ(N+1,N)、Φ(N+1,N+1)二者是需要进行方向求解。
对公式(4)-(5)使用矩阵求逆化简可得:
其中,I为单位矩阵。
在本发明中,当数据量大于M项时,对前项数据进行剔除,使得计算处理量变少,同时,由于参数辨识系统是一个渐变系统,距离当前时间节点越远的数据准确性越低,将距离当前时刻的数据进行剔除,有效提高系统精度。此外,待辨识向量通过第一公式、第二公式两步求解,一方面能够兼容数据量较少无需剔除的情况,同时,另一方面,两步数据所获得的参数辨识精度越较高,增强辨识准确度。
具体而言,如图1所示,在本发明第一实例中,提供一种双馈风力发电机参数辨识方法,所述方法包括:
步骤S1、确定待辨识参数;所述待辨识参数包括:定子电感Ls、定子电阻Rs、转子电感LR、转子电阻Rr、定转子互感Lm,双馈风力发电机模型满足如下关系:
其中,ω1为定子电流角频率,即电网工频频率50HZ,ω2为转子电流角频率,usd、usq分别是定子电压dq轴分量,urd、urq分别是转子电压dq轴分量,isd、isq分别是定子电流dq轴分量,ird、irq分别是转子电流dq轴分量;
步骤S2、连续间隔采集所述双馈风力发电机模型的运行数据,构建第一待辨识抽样矩阵以及第二待辨识抽样矩阵;所述运行数据包括所述定子电压dq轴分量、转子电压dq轴分量、定子电流dq轴分量以及所述转子电流dq轴分量;
所述第一待辨识抽样矩阵为:Y1(N)=Φ1(N)η1(N)+E1(N);
所述第二待辨识抽样矩阵为:Y2(N)=Φ2(N)η2(N)+E2(N);
其中, E1(N)、E2(N)为残差项,E1(N)=[e1(1)+e1(2),...,+e1(N)]T,E2(N)=[e2(1)+e2(2),...,+e2(N)]T;η1(N)为第一待辨识向量,η2(N)为第二待辨识向量,η1(N)=[Lr,Lm,Rr]T,η2(N)=[Lr,Lm,Rr]T;k为所述运行数据的编号;
响应于所述运行数据的采样项数大于M,则根据第二求解公式,分别递推求解所述第一待辨识向量η1(N)、所述第二待辨识向量η2(N)的第一细辨识向量第二细辨识向量将所求得的所述第一细辨识向量做为第N+1项的所述第一待辨识向量η1(N+1),将所求得的所述第二细辨识向量做为第N+1项的所述第二待辨识向量η2(N+1);其中,
步骤S5、将所述第一待辨识向量η1(N+1)、所述第二待辨识向量η2(N+1)发送至双馈风力发电机控制器。
在本实施例中,η1(N)|N=1、η2(N)|N=1为预设值,所述η1(N)|N=1、所述η2(N)|N=1由运行测量求解获得。
在本实施例中,K(N)|N=1、P(N)|N=1为预设值,所述K(N)|N=1、所述P(N)|N=1由运行测量求解获得。
在本实施例中,当所述N=M+1时,S(M+1)为S(N)的预设起始值,T(M+1)为T(N)的预设起始值;所述S(M+1)、所述T(M+1)由运行测量求解获得。
值得一提的是,在本实施例中,在第一待辨识抽样矩阵以及第二待辨识抽样矩阵中均包含有Lm,当二者求解数据不同时,在实际操作中,在分别在两个辨识抽样矩阵中保存并计算。此外,也可以通过对二者求平均值并进行存储。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种双馈风力发电机参数辨识方法,其特征在于,所述方法包括:
步骤S1、确定待辨识参数;所述待辨识参数包括:定子电感Ls、定子电阻Rs、转子电感LR、转子电阻Rr、定转子互感Lm,双馈风力发电机模型满足如下关系:
其中,ω1为定子电流角频率,ω2为转子电流角频率,usd、usq分别是定子电压dq轴分量,urd、urq分别是转子电压dq轴分量,isd、isq分别是定子电流dq轴分量,ird、irq分别是转子电流dq轴分量;
步骤S2、连续间隔采集所述双馈风力发电机模型的运行数据,构建第一待辨识抽样矩阵以及第二待辨识抽样矩阵;所述运行数据包括所述定子电压dq轴分量、转子电压dq轴分量、定子电流dq轴分量以及所述转子电流dq轴分量;
所述第一待辨识抽样矩阵为:Y1(N)=Φ1(N)η1(N)+E1(N);
所述第二待辨识抽样矩阵为:Y2(N)=Φ2(N)η2(N)+E2(N);
其中, E1(N)、E2(N)为残差项,E1(N)=[e1(1)+e1(2),...,+e1(N)]T,E2(N)=[e2(1)+e2(2),...,+e2(N)]T;η1(N)为第一待辨识向量,η2(N)为第二待辨识向量,η1(N)=[Lr,Lm,Rr]T,η2(N)=[Lr,Lm,Rr]T;k为所述运行数据的编号;
响应于所述运行数据的采样项数大于M,则根据第二求解公式,分别递推求解所述第一待辨识向量η1(N)、所述第二待辨识向量η2(N)的第一细辨识向量第二细辨识向量将所求得的所述第一细辨识向量做为第N+1项的所述第一待辨识向量η1(N+1),将所求得的所述第二细辨识向量做为第N+1项的所述第二待辨识向量η2(N+1);其中,
步骤S5、将所述第一待辨识向量η1(N+1)、所述第二待辨识向量η2(N+1)发送至双馈风力发电机控制器。
2.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机参数辨识方法,其特征在于,η1(N)|N=1、η2(N)|N=1为预设值,所述η1(N)|N=1、所述η2(N)|N=1由双馈风力发电机运行初始测量所述待辨识参数而求解获得。
3.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机参数辨识方法,其特征在于,K(N)|N=1、P(N)|N=1为预设值,所述K(N)|N=1、所述P(N)|N=1由双馈风力发电机运行初始测量所述待辨识参数而求解获得。
4.如权利要求1所述的一种双馈风力发电机参数辨识方法,其特征在于,当所述N=M+1时,S(M+1)为S(N)的预设起始值,T(M+1)为T(N)的预设起始值;所述S(M+1)、所述T(M+1)由双馈风力发电机运行中测量所述待辨识参数并且采样项数大于M项后而求解获得。
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