【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于云模型自適應(yīng)控制，具體的說是一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法。
技術(shù)介紹
1、目前針對新型電力系統(tǒng)環(huán)境下慣量降低、頻率安全問題突出，引入新能源逆變器虛擬慣量控制，使得新能源能夠模擬類似傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)慣量響應(yīng)，從而對電網(wǎng)頻率具備一定的支撐作用。現(xiàn)有的新能源變流器慣量自適應(yīng)控制的方法大多數(shù)集中在對變流器有功-頻率環(huán)引入的虛擬慣量參數(shù)的設(shè)計上，而這些控制方法多采用的是單一的參數(shù)自適應(yīng)控制策略，尤其是針對基于模糊理論的虛擬慣量自適應(yīng)控制策略，很難充分利用虛擬慣量控制技術(shù)中參數(shù)可自由調(diào)節(jié)的這一優(yōu)勢，進(jìn)而無法有效抑制電網(wǎng)側(cè)頻率變化過快和偏移過大的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對以上問題，本專利技術(shù)提供了一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，基于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)二階經(jīng)典模型，利用新能源機(jī)組控制系統(tǒng)模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)組慣性響應(yīng)特性，與傳統(tǒng)慣量支撐控制方法相比，該專利技術(shù)的最大優(yōu)勢為參數(shù)可自適應(yīng)變化，增加了新能源慣量支撐的自由度；以電網(wǎng)側(cè)頻率變化量及變化率為輸入，根據(jù)虛擬慣量與電網(wǎng)側(cè)頻率變化量及變化率之間的關(guān)系設(shè)計虛擬慣量的云推理規(guī)則，通過云模型來實(shí)現(xiàn)參數(shù)的協(xié)同自適應(yīng)，使系統(tǒng)在遭受外界擾動時新能源能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)虛擬慣量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
2、本專利技術(shù)技術(shù)方案如下，一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，將同步發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子運(yùn)動機(jī)制引入到新能源變流器外環(huán)控制中，根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動的物理機(jī)制、動態(tài)特性及變流器自身?xiàng)l件的限制，對新能源變流器參數(shù)建立云推理模型，
3、進(jìn)一步的，根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動的物理機(jī)制、動態(tài)特性及變流器自身?xiàng)l件的限制，對新能源變流器參數(shù)建立基于云模型理論的控制模型，具體為：
4、s101判斷系統(tǒng)是否處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，若是，則輸出虛擬慣量的變化量為虛擬慣量的初始設(shè)定值，否則，執(zhí)行步驟s102；
5、s102建立基于云模型理論的控制模型，根據(jù)新能源變流器功角振蕩曲線，分別獲取虛擬轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率與虛擬慣量之間的耦合關(guān)系；
6、s103利用步驟s102獲取的耦合關(guān)系建立虛擬慣量的云推理規(guī)則，根據(jù)逆云化輸出虛擬慣量變化量，使新能源虛擬慣量可以自適應(yīng)變化；
7、s104將步驟s103應(yīng)用至新能源變流器控制策略中的有功-頻率控制環(huán)中，獲取可類比實(shí)際同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量作用的頻率支撐作用；輸出虛擬慣量數(shù)值。
8、進(jìn)一步的，步驟s102具體為：獲取模擬擾動下新能源變流器功角振蕩曲線，分別獲取虛擬轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率，轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率建立基于云模型的虛擬慣量自適應(yīng)參數(shù)控制策略，在模擬擾動下新能源變流器功角振蕩曲線中，當(dāng)特定時間區(qū)間內(nèi)，虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt先突增再逐漸減小，而新能源變流器虛擬轉(zhuǎn)子角速度大于電網(wǎng)額定角速度且不斷增加時，則在該區(qū)間內(nèi)需增大新能源虛擬慣量來抑制dω/dt和瞬時角頻率與額定角頻率之差δω過大，此區(qū)間內(nèi)dω/dt＞0，δω＞0；當(dāng)新能源變流器虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt＜0時，虛擬轉(zhuǎn)子角速度將從極大值逐漸減小，但虛擬轉(zhuǎn)子角速度仍大于電網(wǎng)角速度，則在此時間段內(nèi)需要減小新能源虛擬慣量；當(dāng)新能源變流器虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt＜0，且dω/dt變化趨勢為先突減再逐漸減小時，虛擬轉(zhuǎn)子角速度向極小值逐漸減小，此時虛擬轉(zhuǎn)子角速度小于電網(wǎng)角速度，則在此時間段內(nèi)需要減小新能源虛擬慣量；當(dāng)新能源變流器虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt＞0，δω＞0，且dω/dt逐漸增大時，虛擬轉(zhuǎn)子角速度小于電網(wǎng)角速度，則在此時間段內(nèi)需增大新能源虛擬慣量。
9、進(jìn)一步的，通過輸入云化、云推理及輸出逆云化操作，輸出對應(yīng)的新能源虛擬慣量變化量，具體為：
10、s201針對變流器虛擬慣量控制的不同輸入情況，根據(jù)各定性概念制定相應(yīng)的邏輯推理規(guī)則；
11、s202采集新能源變流器輸出的實(shí)際角頻率ω，計算瞬時角頻率與額定角頻率之差δω及其對應(yīng)的時間導(dǎo)數(shù)dω/dt，分別經(jīng)量化因子k1和k2對δω及dω/dt進(jìn)行歸一化處理，得到云模型控制器的輸入變量e及ec；對e及ec的進(jìn)行云化處理，使之成為云推理的輸入量e*及ec*；
12、s203根據(jù)步驟s103設(shè)計的云推理規(guī)則，對輸入量e*及ec*進(jìn)行云推理并得出在相應(yīng)論域內(nèi)的云化輸出u*；
13、s204對u*進(jìn)行逆云化變換得到云化輸出的精確值u，將云模型控制其輸出u經(jīng)比例因子k3量化后得到虛擬慣量增量δj。
14、進(jìn)一步的，步驟s202中，云化處理過程以云模型的期望ex、熵en和超熵he三個數(shù)字特征為基礎(chǔ)，對輸入變量e及ec的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。
15、進(jìn)一步的，步驟s204中，逆云化處理以云模型的期望ex、熵en和超熵he三個數(shù)字特征為基礎(chǔ)，對u*的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。
16、進(jìn)一步的，輸入變量e及ec和u*的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)公式
17、
18、計算其三個數(shù)字特征。
19、本專利技術(shù)的有益效果為：
20、1)本專利技術(shù)以云模型理論為基礎(chǔ)，能夠根據(jù)新能源系統(tǒng)頻率偏差，對虛擬慣量參數(shù)進(jìn)行在線準(zhǔn)實(shí)時調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到虛擬慣量自適應(yīng)調(diào)控的目的；2)云模型控制方式綜合考慮了模糊性與隨機(jī)性帶來的不確定性，無需建立復(fù)雜的變流器數(shù)學(xué)模型，僅將基本控制行為規(guī)律用期望、熵和超熵三個數(shù)字特征描述即可，基于云理論的新能源虛擬慣量控制方法靈活且適應(yīng)性強(qiáng)。
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1.一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，將同步發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子運(yùn)動機(jī)制引入到新能源變流器外環(huán)控制中，根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動的物理機(jī)制、動態(tài)特性及變流器自身?xiàng)l件的限制，對新能源變流器參數(shù)建立云推理模型，根據(jù)一個振蕩周期內(nèi)系統(tǒng)頻率變化量化率與虛擬慣量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以頻率變化量及頻率變化率為輸入變量，通過輸入云化、云推理及輸出逆云化操作，輸出對應(yīng)的新能源虛擬慣量變化量，實(shí)現(xiàn)新能源慣量支撐參數(shù)的自適應(yīng)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動的物理機(jī)制、動態(tài)特性及變流器自身?xiàng)l件的限制，對新能源變流器參數(shù)建立基于云模型理論的控制模型，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟S102具體為：獲取模擬擾動下新能源變流器功角振蕩曲線，分別獲取虛擬轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率，轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率建立基于云模型的虛擬慣量自適應(yīng)參數(shù)控制策略，在模擬擾動下新能源變流器功角振蕩曲線中，當(dāng)特定時間區(qū)間內(nèi)，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，通過輸入云化、云推理及輸出逆云化操作，輸出對應(yīng)的新能源虛擬慣量變化量，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟S202中，云化處理過程以云模型的期望Ex、熵En和超熵He三個數(shù)字特征為基礎(chǔ)，對輸入變量E及Ec的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟S204中，逆云化處理以云模型的期望Ex、熵En和超熵He三個數(shù)字特征為基礎(chǔ)，對U*的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，輸入變量E及Ec和U*的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)公式
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，將同步發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)子運(yùn)動機(jī)制引入到新能源變流器外環(huán)控制中，根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動的物理機(jī)制、動態(tài)特性及變流器自身?xiàng)l件的限制，對新能源變流器參數(shù)建立云推理模型，根據(jù)一個振蕩周期內(nèi)系統(tǒng)頻率變化量化率與虛擬慣量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以頻率變化量及頻率變化率為輸入變量，通過輸入云化、云推理及輸出逆云化操作，輸出對應(yīng)的新能源虛擬慣量變化量，實(shí)現(xiàn)新能源慣量支撐參數(shù)的自適應(yīng)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，根據(jù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動的物理機(jī)制、動態(tài)特性及變流器自身?xiàng)l件的限制，對新能源變流器參數(shù)建立基于云模型理論的控制模型，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于云模型的新能源慣量支撐自適應(yīng)控制方法，其特征在于，步驟s102具體為：獲取模擬擾動下新能源變流器功角振蕩曲線，分別獲取虛擬轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率，轉(zhuǎn)子角頻率瞬時值與額定值之差及虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率建立基于云模型的虛擬慣量自適應(yīng)參數(shù)控制策略，在模擬擾動下新能源變流器功角振蕩曲線中，當(dāng)特定時間區(qū)間內(nèi)，虛擬轉(zhuǎn)子角速度的變化率dω/dt先突增再逐漸減小，而新能源變流器虛擬轉(zhuǎn)子角速度大于電網(wǎng)額定角速度且不斷增加時，則在該區(qū)間內(nèi)需增大新能源虛擬慣量來抑制dω/dt和瞬時角頻率與額定角頻率之差δω過大，此區(qū)間內(nèi)dω/dt＞0，δω＞0；當(dāng)新能源變流器虛擬轉(zhuǎn)子...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李德鑫，呂項(xiàng)羽，張海鋒，張懿夫，王堯，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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