CN117277412B - 风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质 - Google Patents

风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质 Download PDF

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CN117277412B CN202311252916.1A CN202311252916A CN117277412B CN 117277412 B CN117277412 B CN 117277412B CN 202311252916 A CN202311252916 A CN 202311252916A CN 117277412 B CN117277412 B CN 117277412B
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Abstract

本发明专利申请提供了一种风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质，包括：当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；基于各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到网侧变流器的控制参数；当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；基于各频率点下的机组电压电流信息和网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到机侧变流器的控制参数；本发明专利申请能够在不改变风电机组硬件结构下，消除机网侧变流器的耦合影响，准确识别风电机组的控制参数。

Description

风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质
技术领域
本发明专利申请属于新能源发电技术领域，具体涉及一种风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质。
背景技术
目前，随着大规模新能源开发利用，新能源并网系统稳定性问题日益凸出，宽频带振荡问题频繁发生，严重影响系统安全和新能源高效消纳。近年来，阻抗分析法成为分析和解决大规模新能源并网振荡问题的重要方法，新能源发电控制特性对新能源端口阻抗和系统稳定性产生重要影响。
而新能源变流器制造商因技术保密，一般不会公开变流器所采用的控制参数，即存在黑/灰箱问题，这给新能源发电的准确建模带来了不便。亟需识别新能源发电控制参数，构建透明且能准确反映新能源实际运行特性的结构化电磁暂态模型，以便于系统振荡问题分析、定位以及解决。
双馈风电机组机侧变流器和网侧变流器均会对机组交流阻抗特性产生影响，并且两个变流器控制特性经由直流母线动态和机组功率外环相互耦合。机侧变流器和网侧变流器控制对机组阻抗的影响难以分离，基于机组阻抗数据准确识别机侧变流器和网侧变流器的控制参数具有较大难度。
现有双馈风电机组控制参数识别方法主要是将直流母线用理想直流源代替，解决直流母线动态特性引起的机网侧变流器耦合问题。现有方法存在以下的局限性问题：改变了双馈风电机组主电路结构，这种破坏性试验方式难以在工程中实际应用。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明专利申请提出一种风电机组变流器的控制参数识别方法，包括：
当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；
基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；
基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
其中，所述网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧目标函数是以最小化机组交流阻抗解析值和所述机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的。
优选的，所述对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述网侧电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和网侧三相并网电流。
优选的，所述基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数，包括：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的网侧三相并网电流进行信息提取，得到各频率点下的网侧并网电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和所述网侧并网电流正序分量，得到各频率点对应的网侧交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的网侧交流阻抗测量值，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数。
优选的，所述对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述机组电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和机组三相电流。
优选的，所述基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数，包括：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电流进行信息提取，得到各频率点下的机组电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和机组电流正序分量，得到所述风电机组在各频率点下的机组交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的机组交流阻抗测量值，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数。
优选的，所述网侧目标函数的表达式如下：
其中，JGSC表示网侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZGSC_cal(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗解析值；ZGSC_scan(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗测量值。
优选的，所述机侧目标函数的表达式如下：
其中，JDFIG表示机侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗解析值；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗测量值。
优选的，所述网侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：直流电压环控制的比例系数、直流电压环控制的积分系数、锁相环控制的比例系数、锁相环控制的积分系数、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数；
所述机侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：有功功率环控制的比例系数、有功功率环控制的积分系数、无功功率环控制的比例系数、无功功率环控制的积分系数、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数。
基于同一发明构思，本发明专利申请还提供了一种风电机组变流器的控制参数识别系统，包括：
网侧扫频模块：用于当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；
网侧参数求解模块：用于基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
机侧扫频模块：用于当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；
机侧参数求解模块：用于基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
其中，所述网侧参数求解模块中的网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧参数求解模块中的机侧目标函数是以最小化机组交流阻抗解析值和所述机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的。
优选的，所述网侧扫频模块中对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述网侧电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和网侧三相并网电流。
优选的，所述网侧参数求解模块，具体用于：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的网侧三相并网电流进行信息提取，得到各频率点下的网侧并网电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和所述网侧并网电流正序分量，得到各频率点对应的网侧交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的网侧交流阻抗测量值，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数。
优选的，所述机侧扫频模块中对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述机组电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和机组三相电流。
优选的，所述机侧扫频模块，具体用于：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电流进行信息提取，得到各频率点下的机组电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和机组电流正序分量，得到所述风电机组在各频率点下的机组交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的机组交流阻抗测量值，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数。
优选的，所述网侧参数求解模块中的网侧目标函数的表达式如下：
其中，JGSC表示网侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZGSC_cal(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗解析值；ZGSC_scan(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗测量值。
优选的，所述机侧参数求解模块中的机侧目标函数的表达式如下：
其中，JDFIG表示机侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点，fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗解析值；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗测量值。
优选的，所述网侧参数求解模块中的网侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：直流电压环控制的比例系数、直流电压环控制的积分系数、锁相环控制的比例系数、锁相环控制的积分系数、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数；
所述机侧参数求解模块中的机侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：有功功率环控制的比例系数、有功功率环控制的积分系数、无功功率环控制的比例系数、无功功率环控制的积分系数、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数。
基于同一发明构思，本发明专利申请还提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如前所述的一种风电机组变流器的控制参数识别方法。
基于同一发明构思，本发明专利申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如前所述的一种风电机组变流器的控制参数识别方法。
与最接近的现有技术相比，本发明专利申请具有的有益效果如下：
本发明专利申请提供了一种风电机组变流器的控制参数识别方法、系统、设备和介质，包括：当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的风电机组电压电流信息；基于所述各频率点下的风电机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；其中，所述网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧目标函数是以最小化风电机组交流阻抗解析值和所述风电机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；本发明专利申请通过对风电机组的网侧变流器和机侧变流器的分步启动和扫频，得到各频率点下网侧变流器和风电机组的电压电流信息，并通过对预先构建的网侧目标函数和机侧目标函数的求解，实现网侧变流器和机侧变流器控制参数的解耦识别；有利于在不改变风电机组硬件结构下，消除机侧变流器和网侧变流器控制的耦合影响，进而准确识别风电机组控制参数。
附图说明
图1为本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法的流程示意图；
图2为本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法应用的双馈风电机组的主电路拓扑结构示意图；
图3为本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法应用于双馈风电机组的流程示意图；
图4为本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法应用的双馈风电机组中的网侧变流器控制结构示意图；
图5为本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法应用的双馈风电机组中的机侧变流器控制结构示意图；
图6为本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别系统的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利申请的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法，流程示意图如图1所示，包括：
步骤1：当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；
步骤2：基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
步骤3：当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；
步骤4：基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
其中，所述网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧目标函数是以最小化机组交流阻抗解析值和所述机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的。
具体的，步骤1中对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述网侧电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和网侧三相并网电流。
步骤2，包括：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的网侧三相并网电流进行信息提取，得到各频率点下的网侧并网电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和所述网侧并网电流正序分量，得到各频率点对应的网侧交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的网侧交流阻抗测量值，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
所述网侧目标函数的表达式如下：
其中，JGSC表示网侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZGSC_cal(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗解析值；ZGSC_scan(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗测量值；
所述网侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：直流电压环控制的比例系数、直流电压环控制的积分系数、锁相环控制的比例系数、锁相环控制的积分系数、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数。
步骤3中所述对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述机组电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和机组三相电流。
步骤4，包括：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电流进行信息提取，得到各频率点下的机组电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和机组电流正序分量，得到所述风电机组在各频率点下的机组交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的机组交流阻抗测量值，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
所述机侧目标函数的表达式如下：
其中，JDFIG表示机侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗解析值；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗测量值；
所述机侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：有功功率环控制的比例系数、有功功率环控制的积分系数、无功功率环控制的比例系数、无功功率环控制的积分系数、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数。
本发明专利申请提供的一种风电机组变流器的控制参数识别方法，通过风电机组网侧变流器和机侧变流器分步启动和分别扫频，获取网侧变流器和风电机组交流阻抗，实现网侧变流器和机侧变流器控制参数的解耦识别，从而能够在不改变风电机组硬件结构下，消除机网侧变流器控制耦合影响，准确识别风电机组控制参数，有利于搭建与实际特性一致的透明化仿真模型，便于开展风电机组并网稳定性分析。
实施例2：
以一个具体的实施例将本发明专利申请提出的一种风电机组变流器的控制参数识别方法应用于双馈风电机组进行说明，如图2所示，应用所述方法的双馈风电机组的拓扑结构包括：风力机01、变速箱02、异步发电机03、机侧断路器04、机侧变流器05、直流母线电容06、网侧变流器07、网侧滤波器08、网侧断路器09、扰动电压源10和电网11；所述风力机01接入变速箱02后与异步发电机03连接，异步发电机03的定子绕组经由机侧断路器04，接入到扰动电压源10，再连接到电网11；异步发电机03的转子绕组与机侧变流器05交流端口相连；机侧变流器05直流端口与直流母线电容06连接后，接入到网侧变流器07直流端口；网侧变流器07交流端口经由网侧滤波器08与网侧断路器09连接后，接入到扰动电压源10，再连接到电网11；优选的，所述机侧变流器05和网侧变流器07采用三相全桥电路，机侧变流器PWM信号控制机侧变流器05运行，网侧变流器PWM信号控制网侧变流器07运行；ira、irb、irc为机侧变流器05的三相交流电流；iga、igb、igc为网侧变流器07三相交流电流；ifa、ifb、ifc为网侧三相并网电流；va、vb、vc为双馈风电机组三相电压，ia、ib、ic为双馈风电机组三相电流。
本发明专利申请所提供的方法首先通过网侧变流器07启机、机侧变流器05停机，可以扫频得到与异步发电机03、机侧变流器05控制相解耦的网侧交流阻抗，有效识别出网侧变流器07的控制参数。在此基础上，然后将机侧变流器05启机，扫频得到双馈风电机组交流阻抗，识别得到机侧变流器05的控制参数，从而实现机侧变流器和网侧变流器控制参数的解耦识别，如图3所示，具体的步骤如下：
步骤S1，断开机侧断路器04并将机侧变流器05的PWM信号封波，闭合网侧断路器09，将网侧变流器07启机，运行于空载建立恒定直流母线电压模式；
步骤S2，扰动电压源10在各频率点fp下依次注入电压扰动小信号，优选地，频率点fp取值范围为1～2000Hz，频率间隔步长为1Hz。根据各频率点fp下注入电压扰动小信号时的机组三相电压va、vb、vc和网侧三相并网电流ifa、ifb、ifc，通过对称分量法和傅里叶变换，提取得到机组电压正序分量Vp和网侧并网电流正序分量Ifp，计算得到频率点fp下网侧交流阻抗测量结果Zgp，计算公式为Zgp＝-Vp/Ifp；各频率点fp取值为1～2000时网侧交流阻抗测量结果Zg1,Zg2,Zg3,…,Zg2000，共同构成网侧交流阻抗测量结果序列ZGSC_scan(fp)。
步骤S3，构建步骤S1所含主电路拓扑结构和网侧变流器控制结构在内的网侧交流阻抗解析结果序列ZGSC_cal(fp)；所述主电路拓扑结构包含直流母线电容06、网侧变流器07、网侧滤波器08；所述网侧变流器控制结构包含直流电压环控制、锁相环和网侧电流环控制；
步骤S4，构建网侧交流阻抗解析与测量结果误差目标函数JGSC：
其中，Re表示阻抗的实部，Im表示阻抗的虚部；fp表示频率点，fp＝1…2000；ZGSC_cal(fp)表示在频率点fp取不同值时组成的网侧交流阻抗解析结果序列；ZGSC_scan(fp)表示在频率点fp取不同值时组成的网侧交流阻抗测量结果序列。
令网侧交流阻抗解析结果序列ZGSC_cal(fp)与网侧交流阻抗测量结果序列ZGSC_scan(fp)在各频率下差值的平方和最小，通过采用优化算法识别网侧变流器07的控制参数，包括直流电压环控制的比例系数kvdcp和直流电压环控制的积分系数kvdci、锁相环的比例系数kpp和锁相环的积分系数kpi、网侧电流环控制的比例系数kgip和网侧电流环控制的积分系数kgii；
步骤S5，扰动电压源10输出设置为零，闭合机侧断路器04，将机侧变流器05的PWM信号解除封波后启机，增大机组功率，优选地，令机组运行于额定功率模式；
步骤S6，扰动电压源10在各频率点fp下依次注入电压扰动小信号，优选地，频率点fp取值范围为1～2000Hz，频率间隔步长为1Hz。根据各频率点fp下注入电压扰动小信号时的机组三相电压va、vb、vc和机组三相电流为ia、ib、ic，通过对称分量法和傅里叶变换，提取得到机组电压正序分量Vp和机组电流正序分量Ip，计算得到机组交流阻抗测量结果Zdp，计算公式为Zdp＝-Vp/Ip；各频率点fp取值为1～2000时机组交流阻抗测量结果Zd1,Zd2,Zd3,…,Zd2000，共同构成机组交流阻抗测量结果序列ZDFIG_scan(fp)。
步骤S7，构建步骤S6所述主电路拓扑结构、网侧变流器控制结构、机侧变流器控制结构在内的机组交流阻抗解析结果序列ZDFIG_cal(fp)；所述主电路拓扑结构包含直流母线电容06、网侧变流器07、网侧滤波器08、机侧变流器05、异步发电机03；所述网侧变流器控制结构包含直流电压环控制、锁相环、网侧电流环控制；所述机侧变流器控制结构包括功率外环控制、机侧电流环控制，功率外环控制具体包括有功功率环控制和无功功率环控制；
步骤S8，将步骤S4识别得到的直流电压环控制的比例系数kvdcp和直流电压环控制的积分系数kvdci、锁相环的比例系数kpp和锁相环的积分系数kpi、网侧电流环控制的比例系数kgip和网侧电流环控制的积分系数kgii代入到步骤S7中机组交流阻抗解析结果序列ZDFIG_cal(fp)；构建机组交流阻抗解析与测量结果误差目标函数JDFIG：
其中，Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点，fp＝1…2000；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点fp取不同值时组成的机组交流阻抗解析结果序列；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点fp取不同值时组成的机组交流阻抗测量结果序列；令机组交流阻抗解析结果序列ZDFIG_cal(fp)与机组交流阻抗测量结果序列ZDFI_scan(fp)在各频率处差值的平方和最小，通过采用优化算法识别机侧变流器控制参数，包括有功功率环控制的比例系数kpep和有功功率环控制的积分系数kpei、无功功率环控制的比例系数kqep和无功功率环控制的积分系数kqei、机侧电流环控制的比例系数krip和机侧电流环控制的积分系数krii。
其中，步骤S3中的网侧变流器控制结构如图4所示，vd为d轴电压分量；vq为q轴电压分量，θPLL为锁相角；vdc为直流母线电容电压，Vdcref为直流电压参考指令；igd为网侧d轴电流分量；igq为网侧q轴电流分量，igdref为网侧d轴电流参考指令；igqref为网侧q轴电流参考指令；Kgd为网侧电流环控制解耦系数。
锁相环控制器传递函数HPLL(s)为：
其中，kpp表示锁相环的比例系数；kpi表示锁相环的积分系数；s表示复频域变量。
直流电压环控制器传递函数Hvdc(s)为：
其中，kvdcp表示直流电压环控制的比例系数；kvdci表示直流电压环控制的积分系数；s表示复频域变量。
网侧电流环控制器传递函数Hgi(s)为：
其中，kgip表示网侧电流环控制的比例系数；kgii表示网侧电流环控制的积分系数；s表示复频域变量；
步骤S4中的优化算法识别网侧变流器控制参数的实现过程如下：在直流电压环控制的比例系数和直流电压环控制的积分系数取值序列、锁相环的比例系数和锁相环的积分系数取值序列、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数取值序列限定范围内，采用优化算法，包括粒子群算法、退火算法、遗传算法等多种算法，使得步骤S4中目标函数JGSC取值最小；步骤S4中目标函数JGSC取值最小时的直流电压环控制的比例系数kvdcp0和直流电压环控制的积分系数kvdci0、锁相环的比例系数kpp0和锁相环的积分系数kpi0、网侧电流环控制的比例系数kgip0和网侧电流环控制的积分系数kgii0为网侧变流器的控制参数的识别结果。
所述直流电压环控制的比例系数取值序列kvdcp为：
其中，kvdcp,min为直流电压环控制的比例系数的最小值；kvdcp,max为直流电压环控制的比例系数的最大值；Nvdcp为直流电压环控制的比例系数取值序列中元素的个数；i1＝1,2,…,Nvdcp。
直流电压环控制的积分系数取值序列kvdci为：
式中，kvdci,min为直流电压环控制的比例系数的最小值；kvdci,max为直流电压环控制的比例系数的最大值；Nvdci为直流电压环控制的比例系数取值序列中元素的个数；i2＝1,2,…,Nvdci。
锁相环的比例系数取值序列kpp为：
其中，kpp,min为锁相环的比例系数的最小值；kpp,max为锁相环的比例系数的最大值；Npp为锁相环比例系数取值序列中元素的个数；i3＝1,2,…,Npp。
锁相环积的分系数取值序列kpi为：
式中，kpi,min为锁相环的积分系数的最小值；kpi,max为锁相环的积分系数的最大值；Npi为锁相环积分系数取值序列中元素的个数；i4＝1,2,…,Npi。
网侧电流环控制的比例系数取值序列kgip为：
其中，kgip,min为网侧电流环控制的比例系数的最小值；kgip,max为网侧电流环控制的比例系数的最大值；Ngip为网侧电流环控制的比例系数取值序列中元素的个数，i5＝1,2,…,Ngip。
网侧电流环控制的积分系数值序列kgii为：
式中，kgii,min为网侧电流环控制的积分系数的最小值；kgii,max为网侧电流环控制的积分系数的最大值；Ngii为网侧电流环控制的积分系数取值序列中元素的个数；i6＝1,2,…,Ngii。
步骤S6所述机侧变流器控制结构如图5所示；Pe为机组有功功率；Qe为机组无功功率；Pref为机组有功功率参考指令；Qref为机组无功功率参考指令；ird为机侧d轴电流分量；irq为机侧q轴电流分量，irdref为机侧d轴电流参考指令；irqref为机侧q轴电流参考指令；Krd为机侧电流环控制解耦系数；θr为转子角；S为转差率。
有功功率控制器传递函数Hp(s)为：
其中，kpep表示有功功率环控制的比例系数；kpei表示有功功率环控制的积分系数；s表示复频域变量。
无功功率控制器传递函数Hq(s)为：
其中，kqep表示无功功率环控制的比例系数；kqei表示无功功率环控制的积分系数；s表示复频域变量。
机侧电流环控制器传递函数Hgi(s)为：
其中，krip表示机侧电流环控制的比例系数；krii表示机侧电流环控制的积分系数；s表示复频域变量。
步骤S8中的优化算法识别网侧变流器控制参数的实现过程如下：在有功功率环控制的比例系数和有功功率环控制的积分系数取值序列、无功功率环控制的比例系数和无功功率环控制的积分系数取值序列、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数取值序列限定范围内，采用优化算法，包括粒子群算法、退火算法、遗传算法等多种算法，使得步骤S8中目标函数JDFIG取值最小。步骤S8中目标函数JDFIG取值最小时的有功功率环控制的比例系数kpep0和有功功率环控制的积分系数kpei0、无功功率环控制的比例系数kqep0和无功功率环控制的积分系数kqei0、机侧电流环控制的比例系数krip0和机侧电流环控制的积分系数krii0为机侧变流器的控制参数的识别结果。
其中，有功功率环控制比例系数取值序列kpep为：
其中，kpep,min为直流电压环控制的比例系数的最小值；kpep,max为直流电压环控制的比例系数的最大值；Npep为直流电压环控制比例系数取值序列中元素的个数；j1＝1,2,…,Npep。
有功功率环控制积分系数取值序列kpei为：
式中，kpei,min为有功功率环控制的比例系数的最小值；kpei,max为有功功率环控制的比例系数的最大值；Npei为有功功率环控制的比例系数取值序列中元素的个数；j2＝1,2,…,Npei。
无功功率环控制比例系数取值序列kqep为：
其中，kqep,min为无功功率环控制的比例系数的最小值；kqep,max为无功功率环控制的比例系数的最大值；Nqep为无功功率环控制的比例系数取值序列中元素的个数；j3＝1,2,…,Nqep。
无功功率环控制积分系数取值序列kqei为：
式中，kqei,min为无功功率环控制的积分系数的最小值；kqei,max为无功功率环控制的积分系数的最大值；Nqei为无功功率环控制的积分系数取值序列中元素的个数；j4＝1,2,…,Nqei。
机侧电流环控制的比例系数取值序列krip为：
其中，krip,min为网侧电流环控制的比例系数的最小值；krip,max为机侧电流环控制的比例系数的最大值；Nrip为机侧电流环控制的比例系数取值序列中元素的个数；j5＝1,2,…,Nrip。
机侧电流环控制的积分系数取值序列krii为：
式中，krii,min为机侧电流环控制的积分系数的最小值；krii,max为机侧电流环控制的积分系数的最大值；Nrii为机侧电流环控制积分系数取值序列中元素的个数；j6＝1,2,…,Nrii。
实施例3：
基于同一发明构思，本发明专利申请还提供了一种风电机组变流器的控制参数识别系统，该系统结构如图6所示，包括：
网侧扫频模块：用于当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；
网侧参数求解模块：用于基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
机侧扫频模块：用于当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；
机侧参数求解模块：用于基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
其中，所述网侧参数求解模块中的网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧参数求解模块中的机侧目标函数是以最小化机组交流阻抗解析值和所述机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的。
所述网侧扫频模块中对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述网侧电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和网侧三相并网电流。
所述网侧参数求解模块，具体用于：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的网侧三相并网电流进行信息提取，得到各频率点下的网侧并网电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和所述网侧并网电流正序分量，得到各频率点对应的网侧交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的网侧交流阻抗测量值，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
所述网侧参数求解模块中的网侧目标函数的表达式如下：
其中，JGSC表示网侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点，fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZGSC_cal(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗解析值；ZGSC_scan(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗测量值；
所述网侧参数求解模块中的网侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：直流电压环控制的比例系数、直流电压环控制的积分系数、锁相环控制的比例系数、锁相环控制的积分系数、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数。
所述机侧扫频模块中对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述机组电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和机组三相电流。
所述机侧扫频模块，具体用于：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电流进行信息提取，得到各频率点下的机组电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和机组电流正序分量，得到所述风电机组在各频率点下的机组交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的机组交流阻抗测量值，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
所述机侧参数求解模块中的机侧目标函数的表达式如下：
其中，JDFIG表示机侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点，fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗解析值；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗测量值；
所述机侧参数求解模块中的机侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：有功功率环控制的比例系数、有功功率环控制的积分系数、无功功率环控制的比例系数、无功功率环控制的积分系数、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数。
实施例4：
基于同一种发明构思，本发明专利申请还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种风电机组变流器的控制参数识别方法的步骤。
实施例5：
基于同一种发明构思，本发明专利申请还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种风电机组变流器的控制参数识别方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明专利申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明专利申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明专利申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明专利申请是参照根据本发明专利申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明专利申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明专利申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明专利申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (14)

1.一种风电机组变流器的控制参数识别方法，其特征在于，包括：
当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；
基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；
基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
其中，所述网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧目标函数是以最小化机组交流阻抗解析值和所述机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述网侧电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和网侧三相并网电流。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数，包括：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的网侧三相并网电流进行信息提取，得到各频率点下的网侧并网电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和所述网侧并网电流正序分量，得到各频率点对应的网侧交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的网侧交流阻抗测量值，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息，包括：
在指定频率区间内对各频率点下的风电机组注入电压扰动信号，得到所述风电机组在各频率点下的网侧电压电流信息；
其中，所述机组电压电流信息包括下述的一种或多种：机组三相电压和机组三相电流。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数，包括：
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电压进行信息提取，得到各频率点下的机组电压正序分量；
采用对称分量法和傅里叶变换对各频率点下的机组三相电流进行信息提取，得到各频率点下的机组电流正序分量；
根据所述各频率点下的机组电压正序分量和机组电流正序分量，得到所述风电机组在各频率点下的机组交流阻抗测量值；
基于所述各频率点对应的机组交流阻抗测量值，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网侧目标函数的表达式如下：
其中，JGSC表示网侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZGSC_cal(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗解析值；ZGSC_scan(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗测量值。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机侧目标函数的表达式如下：
其中，JDFIG表示机侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗解析值；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗测量值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：直流电压环控制的比例系数、直流电压环控制的积分系数、锁相环控制的比例系数、锁相环控制的积分系数、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数；
所述机侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：有功功率环控制的比例系数、有功功率环控制的积分系数、无功功率环控制的比例系数、无功功率环控制的积分系数、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数。
9.一种风电机组变流器的控制参数识别系统，其特征在于，包括：
网侧扫频模块：用于当风电机组的网侧变流器启动，机侧变流器停机时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的网侧电压电流信息；
网侧参数求解模块：用于基于所述各频率点下的网侧电压电流信息，利用预先构建的网侧目标函数进行求解，得到所述网侧变流器的控制参数；
机侧扫频模块：用于当风电机组的机侧变流器和网侧变流器同时启动时，对所述风电机组进行扫频，得到各频率点下的机组电压电流信息；
机侧参数求解模块：用于基于所述各频率点下的机组电压电流信息和所述网侧变流器的控制参数，利用预先构建的机侧目标函数进行求解，得到所述机侧变流器的控制参数；
其中，所述网侧参数求解模块中的网侧目标函数是以最小化网侧交流阻抗解析值与所述网侧交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的；所述机侧参数求解模块中的机侧目标函数是以最小化机组交流阻抗解析值和所述机组交流阻抗测量值在各频率点下的差值的平方为目标构建的。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述网侧参数求解模块中的网侧目标函数的表达式如下：
其中，JGSC表示网侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZGSC_cal(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗解析值；ZGSC_scan(fp)表示在频率点为fp时的网侧交流阻抗测量值。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述机侧参数求解模块中的机侧目标函数的表达式如下：
其中，JDFIG表示机侧目标函数；Re表示实部；Im表示虚部；fp表示频率点；fp＝1…n；n表示频率点的最大取值；ZDFIG_cal(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗解析值；ZDFIG_scan(fp)表示在频率点为fp时的机组交流阻抗测量值。
12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述网侧参数求解模块中的网侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：直流电压环控制的比例系数、直流电压环控制的积分系数、锁相环控制的比例系数、锁相环控制的积分系数、网侧电流环控制的比例系数和网侧电流环控制的积分系数；
所述机侧参数求解模块中的机侧变流器的控制参数包括下述的一种或多种：有功功率环控制的比例系数、有功功率环控制的积分系数、无功功率环控制的比例系数、无功功率环控制的积分系数、机侧电流环控制的比例系数和机侧电流环控制的积分系数。
13.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的一种风电机组变流器的控制参数识别方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的一种风电机组变流器的控制参数识别方法。
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