[发明专利]一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法

说明书

本发明公开了一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法，先基于无模型自适应控制方法设计次同步阻尼控制器结构，利用系统输入输出数据动态建立电力系统的虚拟等效时变线性化数据模型以自适应控制被控系统，达到抑制次同步振荡的目的；采用所述方法后闭环系统的跟踪误差一致最终有界性及有界输入‑有界输出稳定性。本发明依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提取动态特征，以摆脱控制方法对建模准确性的依赖，增强控制器自适应性，所需的数据量小，控制算法复杂度低，实时性好。

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，具体是一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法。

背景技术

截至2020年末，风力发电装机容量已达2.81亿千瓦，且风电接入规模将不断增大。当风电远距离并网外送时，常接入固定串联补偿电容器提高系统的输电能力及稳定性。然而，事实与研究表明经固定串补并网的风电系统易发生次同步振荡(sub-synchronousoscillation，SSO)问题。2009年10月，因线路串补度变化，美国德州的某双馈风机–固定串补系统发生了次同步振荡事故，导致大批风电机组的损坏、脱网。加拿大布法罗岭地区及中国华北地区等也曾发生过类似的事故。

目前，在抑制风电场次同步振荡的研究中，在双馈风机变流器中附加次同步阻尼控制器因低成本及低控制难度而受到广泛关注。然而，在风电场运行过程中，不确定因素较多，风机运行状态变化大，现有的附加次同步阻尼控制器仅考虑单个或几个运行点的情况设计控制器的控制参数，存在无法适应系统所有运行状态的情况；此外，现有的附加次同步阻尼控制器的参数设计均依赖于风电系统准确的动态模型，属于模型驱动的控制(model-based control，MBC)。由于风电外送系统控制过程复杂且非线性强，基于MBC的控制方法不可避免地存在未建模的动态环节和其他不确定性因素，影响附加次同步阻尼控制器的控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法，基于无模型自适应控制方法设计次同步阻尼控制器结构，利用系统输入输出数据动态建立电力系统的虚拟等效时变线性化数据模型以自适应控制被控系统，达到抑制次同步振荡的目的；随后从理论上证明了采用所述方法后闭环系统的跟踪误差一致最终有界性及有界输入-有界输出稳定性。本发明依托动态线性化技术从系统输入输出数据中提取动态特征，以摆脱控制方法对建模准确性的依赖，增强控制器自适应性，所需的数据量小，控制算法复杂度低，实时性好。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于无模型自适应控制的次同步阻尼控制方法，包括如下步骤：

S1：选取发生次同步振荡时具有显著次同步分量的信号作为次同步阻尼控制器的输入信号；

S2：采集选取的输入信号；

S3：采用遗传算法对次同步阻尼控制器初始参数进行优化；

S4：所述次同步阻尼控制器采用紧格式线性化方法，利用S2中采集到的输入信号建立电力系统虚拟时变等效线性化数学模型；

S5：所述次同步阻尼控制器采用适用于阻尼控制的一步向前加权预测算法，根据S4中构建的线性化数学模型生成控制信号；

S6：将S4中生成的控制信号附加到风机变流器中。

作为本发明进一步的方案，S2中所述输入信号选取在系统稳态时保持恒定而发生次同步振荡时变化显著的系统状态变量偏差信号。

作为本发明进一步的方案，所述S4中，电力系统虚拟等效时变线性化数据模型包括：

系统输出估计算法为：