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专利号: 2023105032968
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种风力发电系统的阻抗优化方法,双馈风机主电路从左至右包括:双馈风机、转子侧变压器T、转子侧滤波电感Lr、机侧变流器MSC、变流器电容、网侧变流器GSC、网侧滤波电感Lg、网侧电容以及电网,其特征在于:双馈风机转子侧引入虚拟阻抗,由转子侧线路中采集到的转子侧电流d轴分量idr和转子侧电流q轴分量iqr为输入分量,通过虚拟阻抗得到附加信号,加入到第一PI调节器输出环节,起到阻抗优化的作用;同时在网侧控制环节加入带通滤波器,由网侧线路中采集到的网侧电压d轴分量ugd和网侧电压q轴分量ugq为输入分量,经带通滤波器后,作为负反馈输入第二PI调节器;优化调试方法包括以下步骤:步骤S1、利用蜻蜓算法,调试带通滤波增益m、中心频率f参数;

步骤S2、判断系统是否能够稳定运行,若是,则执行步骤S3,若否,则返回执行S1;

步骤S3、判断系统在0~H1频段内阻抗相位是否满足要求,若是,则执行步骤S4,若否,则返回执行步骤S1;

步骤S4、利用蜻蜓算法,调试虚拟阻抗参数,包括虚拟电阻、电容或电感;

步骤S5、判断系统是否能够稳定运行,若是,则执行步骤S6,若否,则返回执行S4;

步骤S6、判断系统在全部频段内阻抗相位是否满足要求,若是,则优化调试结束,若否,则返回执行步骤S4。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电系统的阻抗优化方法,其特征在于:转子侧电感电流ir_abc由转子侧线路中采集到,经坐标变换后得到转子侧电感电流d轴分量idr和转子侧电感电流q轴分量iqr;网侧电感电流ig_abc由网侧线路中采集到,经坐标变换后得到网侧电感电流d轴分量igd和网侧电感电流q轴分量igq;网侧电容电压ug_abc由网侧线路中采集到,经坐标变换后得到网侧电容电压d轴分量ugd和网侧电容电压q轴分量ugq;转子侧相角θr及频率ωr经由光电编码器得到,网侧相角θg及频率ωg经由锁相环得到。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电系统的阻抗优化方法,其特征在于:虚拟阻抗包括电阻、电感或电容,虚拟阻抗控制器的传递函数Z(s)表达式为:其中,R表示电阻,L表示电感,C表示电容;

带通滤波器传递函数表达式为:

其中,m为增益,k为阻尼系数,取0.707,ω0为中心角频率=2πf,f为中心频率。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电系统的阻抗优化方法,其特征在于:MSC及GSC的调制方式为空间矢量调制,MSC的q轴分量控制方式为转矩外环‑电流内环双闭环控制,d轴分量控制方式为电压外环—电流内环双闭环控制;GSC的q轴分量控制方式为电流闭环控制,d轴分量控制方式为电压外环—电流内环双闭环控制。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电系统的阻抗优化方法,其特征在于:参考电流iqr_ref由转子侧参考转矩Te_ref经调节后得到,调节器表达式为:K*ωg,K为由转矩计算的有功电流系数,ωg为网侧频率;参考电流idr_ref由网侧电容电压q轴分量ugq经调节后得到,调节器表达式为:1/Xm,Xm为50Hz时的励磁电抗;参考电流id_ref由变流器电容电压udc及变流器电容参考电压udc_ref经第三PI调节器后得到。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电系统的阻抗优化方法,其特征在于包括以下步骤:应用蜻蜓算法调试参数的步骤如下:步骤1、进行相关参数设置,随机初始化算法中单体位置向量和步长向量;

步骤2、判断当前迭代次数t是否小于最大迭代次数M,若是,则进行步骤S3;若否,则输出参数调试结果,调试结束;

步骤3、更新权重和领域半径,计算个体适应度,更新分离权重s,对齐权重a,内聚权重c,食物因子f,敌人因子e;

步骤4、判断是否有领域,即在该领域内是否存在目标解,若是,则先用步长向量以及位置向量的数学模型表达式更新步长向量和位置向量,再进行步骤5;若否,则直接进行步骤

5;

其中,步长向量的数学模型表达式为:

ΔXt+1=(sSi+aAi+cCi+fFi+eEi)+ωΔXt式中,ω为惯性权重;ΔXt为迭代次数t时的步长向量;Si为第i个个体分离,其表达式为:X为当前个体位置;Xj为第j个相邻个体位置;N为种群相邻个体数量;

Ai为第i个个体对齐,其表达式为:

Vj为种群中第j个相邻个体的速度;

Ci为第i个个体内聚,其表达式为:

Fi为第个i个体食物来源,其表达式为:

+

Fi=X‑X

+

X为食物当前位置;

Ei为第i个个体敌人位置,其表达式为:

Ei=X‑X

X为敌人当前位置;

位置向量的数学模型表达式为:

Xt+1=Xt+ΔXt+1

步骤5、用步骤4中所述步长向量的数学模型表达式更新步长向量,并用Levy飞行更新位置向量后,返回步骤2;Levy飞行更新位置向量表达式为:Xt+1=Xt+Levy(d)×Xt

式中,d为位置向量维数;

其中,r1、r2为[0,1]中的2个随机数;β为常数;σ的计算公式为:式中:Γ(x)=(x‑1)!。