[发明专利]一种基于自抗扰控制的风电并网系统广域协调控制的方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰控制的风电并网系统广域协调控制的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：设计ADRC控制器与自适应Smith预估器相结合的风电并网系统广域阻尼协调控制策略；

步骤2：采用电力系统仿真计算软件，根据步骤1建立风电并网系统的仿真模型，将风电并网系统在平衡点附近线性化，根据模态分析结果，选取需要改善的区间弱阻尼振荡模式，针对待改善振荡模式，利用可观可控行指标选取控制器安装位置和广域反馈信号；

步骤3：求解控制回路上被控对象的开环传递函数，并以此设计步骤1中的自适应Smith控制器；

步骤4：设计步骤1中ADRC控制器的跟踪微分器TD、扩张状态观测器ESO、非线性状态误差反馈NLSEF和扰动估计补偿四个部分，设置仿真步长，整定ADRC控制器中与仿真步长相关的参数，采用粒子群算法整定ADRC控制器其余参数；

步骤5：对步骤2中仿真模型施加扰动，校核在不同系统运行方式下风电并网系统广域阻尼协调控制方法对抑制系统低频振荡的效果；

在所述步骤1中，以ADRC控制器实现多变量系统的解耦控制；

多输入多输出的耦合系统

式中，控制量的增益系数是关于状态变量和时间的函数，记x＝[x₁，x₂，…，x_m]^T，f＝[f₁，f₂，…f_m]^T，u＝[u₁，u₂，…，u_m]^T，并定义

其中，f＝[f₁，f₂，…f_m]^T是“动态耦合”部分，是“静态耦合”部分，若B是可逆矩阵，则可引入虚拟控制量原系统可转变为

此时该系统中第i个控制回路上的输入输出关系为

可知输入U_i与输出y_i之间是单输入单输出关系，即通过引入虚拟控制量，实现了系统的完全解耦，而将“动态耦合”视为作用于第i个控制回路上的总扰动，因此当被控量y_i及其目标值可测时，可在U_i与y_i之间加入自抗扰控制器以达到解耦多变量系统的目的，实际控制量u＝[u₁，u₂，…，u_m]可以由虚拟控制量U＝[U₁，U₂，…，U_m]根据公式求解；但在“静态耦合”项少量可知或基本未知的恶劣情况下，为避免粗略估计或近似处理造成的过度失配，可将其余回路控制量对当前回路控制量的耦合作用也归入总扰动中，原系统可视为

式中，y_i，u_i，w_i分别为第i个控制回路的输出、输入和外部扰动，为y_i的n阶导数；Δb_ii为摄动项；u_iq为除去第i个控制回路输入后，由其余输入构成的向量；则第i个控制回路的扰动总和为

此时原系统可以写为

对其中第i个控制回路构造ESO，对系统状态变量进行估计

当参数选取合适时，ESO能够实现对不确定扰动的快速跟踪，即从而求得控制律为

式中u_0i为第i个控制回路上ADRC控制器的输出，因此多输入多输出的耦合系统可近似解耦成如下所示的积分器串联型系统

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步骤1中，当电网中出现低频振荡时，系统切换到阻尼控制模式，以弱阻尼模式可观性较高的转速偏差量Δω作为广域输入信号，渐消记忆递推最小二乘法对信号通道上的不确定时滞进行实时估计，自适应Smith预估器完成对时滞的补偿，再经过ADRC控制器和限幅环节后，叠加在相应的控制回路上，从而实现改善系统阻尼的控制目标；每个控制回路上设置两个完全相同的带通滤波器，一是滤除低频振荡以外的噪声干扰，提高Smith预估器的抗干扰性；二是对反馈信号进行平滑处理以提高时滞估计的精度。