[发明专利]基于优化准确性的风电试验台控制周期选取方法及系统

说明书

本发明公开了一种优化准确性的风电试验台控制周期选取方法及系统。针对风电机组试验台现有控制周期选取方法并未关注准确性的问题，本方法首先建立基于一阶滤波器的含时延转动惯量补偿策略的风电机组试验台传动链模型；然后对风电机组试验台传动链模型进行离散化，得到以高速侧转轴加速度为输出，以不平衡转矩为输入的z域传递函数H(z)，并获取传递函数状态矩阵A；之后结合状态矩阵A，获得一个包含风电机组试验台参数在内的Lyapunov矩阵方程；最后求解Lyapunov矩阵方程，获取准确性最优的控制周期。该方法与常规的控制周期选取策略相比，能有效地提高试验台转速模拟的准确性，有利于风力机控制策略的验证。

技术领域

本发明属于时延辨识领域，特别是一种优化准确性的风电试验台控制周期选取方法及系统。

背景技术

风电机组试验台需要稳定准确地还原风机的机械动态特性，仅仅解决风电机试验台的稳定性问题对于风电机组试验台的试验具有一定的片面性。风力机机械动态的模拟，根本目的是为了实现风力机模拟器和实际风力机在相同工况下具有相同的机械动态特性，也就是要满足风力机模拟器的机械动态特性具有更高的准确程度。而现有的补偿转矩控制策略在增大控制周期之后，会出现模拟输出的转速和实际转速的偏离，其稳定性虽然能保证，但是准确程度无法保证。准确性是构成风电机试验台成功复现实际风机机械特性的重要因素。

在此之前，现有研究领域中也对风力机模拟器机械动态模拟的准确性问题与评估指标做出了分析，总结了当前的转动惯量补偿策略导致的准确性问题，并提出基于统计规律的模拟器准确性的评价指标。为了解决准确性问题，该研究指出对转速噪声进行抑制和对传动链阻尼进行补偿的两种方法。其中转速噪声的抑制需要设计状态观测器参数，设计较为复杂，而阻尼补偿的关键是风力机模拟器的阻尼模型的准确建模，而风力机模拟器实际的阻尼特性受多种因素影响，工程实用性值得商榷。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种优化准确性的风电试验台控制周期选取方法及系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种优化准确性的风电试验台控制周期选取方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，建立基于一阶滤波器的含时延转动惯量补偿策略的风电机组试验台传动链模型；

步骤2，对风电机组试验台传动链模型进行离散化，得到以高速侧转轴加速度为输出，以不平衡转矩为输入的z域传递函数H(z)，并获取传递函数状态矩阵A；

步骤3，基于Lyapunov方程的离散形式，结合所述状态矩阵A，获得一个包含风电机组试验台参数在内的Lyapunov矩阵方程；

步骤4，对于步骤3得到的Lyapunov矩阵方程，仅改变时延阶数进行求解，获取时延阶数稳定边界，换算后即可得到准确性最优的控制周期。

进一步地，步骤2所述对风电机组试验台传动链模型进行离散化，得到以高速侧转轴加速度为输出，以不平衡转矩为输入的z域传递函数H(z)，并获取传递函数状态矩阵A，具体包括：

步骤2-1，根据风电机组试验台传动链模型，考虑系统时延以高速侧转轴加速度α为输出，传动链不平衡转矩ΔT为输入，进行离散z变换，得到传递函数H(z)：

式中，J_t为折算至高速侧的风力机全部转动惯量，J_s为风力机模拟器传动链全部转动惯量，α_d为一阶滤波器的系数，k₀为时延τ相对于控制周期T的倍数，k₀＝τ/T，定义为时延阶数；

步骤2-2，基于步骤2-1中得到的传递函数H(z)，将分母最高次项单位化可得：

由此得到传递函数H(z)的状态矩阵A：