基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法。該方法基于現(xiàn)有MPPT控制方法提出采用神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)風速條件動態(tài)優(yōu)化補償系數(shù)以獲得最佳起始發(fā)電轉(zhuǎn)速，進而進一步提高風能捕獲效率。采用的神經(jīng)網(wǎng)絡以平均風速和湍流強度作為輸入，以最佳補償系數(shù)作為輸出。本發(fā)明利用遍歷算法得到的大量訓練數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練，采用完成訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡根據(jù)變化的風速條件計算得到對應的最佳補償系數(shù)，然后將其用于優(yōu)化起始發(fā)電轉(zhuǎn)速，以獲得最佳的MPPT跟蹤區(qū)間，實現(xiàn)對風能捕獲效率的進一步提高。本發(fā)明的實施例將該方法與幾種傳統(tǒng)MPPT控制方法對比，驗證了該算法的有效性和優(yōu)越性。
【專利說明】基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于風力發(fā)電領域，特別是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法。
【背景技術】
[0002]為了提高低于額定風速區(qū)間的風能捕獲效率，變速恒頻風力發(fā)電機組一般采用最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)控制策略。功率曲線法(也稱為功率信號反饋法或轉(zhuǎn)矩曲線法)是應用最廣泛的MPPT控制方法之一。
[0003]傳統(tǒng)的MPPT控制，特別是功率曲線法，多基于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)設計，而忽略了風機系統(tǒng)在不同穩(wěn)態(tài)工作點之間跟蹤的動態(tài)過程。但是，面對不斷提升的單機容量導致風輪不斷增大的轉(zhuǎn)動慣量及其愈發(fā)緩慢的動態(tài)響應性能，以及風速頻繁處于波動過程中且很難短期預測，傳統(tǒng)MPPT控制下的風機系統(tǒng)絕大部分時間處于動態(tài)過程中，而非運行在穩(wěn)態(tài)工作點上。因此，風機實際的風速跟蹤效果仍有待改善。
[0004]為此,美國國家可再生能源實驗室的L.J.Fingersh和P.ff.Carlin首次提出了利用發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩幫助風機加速或減速的改進思路；在此基礎上，Johnson K.E.等人提出了減小轉(zhuǎn)矩增益(Decreased Torque Gain,DTG)控制。該控制方法不僅通過減小電磁轉(zhuǎn)矩提高了風機在跟蹤漸強陣風時的加速性能，更首次應用了以放棄部分低風速段的轉(zhuǎn)速跟蹤效果換取高風速段的高風能捕獲效率的控制思想；進一步地，考慮到DTG控制采用恒定的增益系數(shù)，Johnson K.E.等人又設計出自適應轉(zhuǎn)矩控制，利用自適應算法和歷史運行工況的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，迭代搜索并在線修正最優(yōu)增益系數(shù)，以響應迭代周期時間尺度上的風速條件變化。但是，該思路面臨的關鍵難題是轉(zhuǎn)矩調(diào)整的最優(yōu)狀態(tài)與風速條件密切相關，但卻很難找到它們之間直接的量化關系。鑒于此，殷明慧等人提出基于收縮跟蹤區(qū)間的改進最大功率點跟蹤控制，通過縮短跟蹤路程達到改善MPPT跟蹤效果的目的。
[0005]上述研究工作可以歸納為兩條研究思路，即通過調(diào)整電磁制動轉(zhuǎn)矩和縮短跟蹤路程兩個方面來改善風機的動態(tài)性能和跟蹤效果，突破了傳統(tǒng)功率曲線法忽略跟蹤動態(tài)的局限性。然而，基于收縮跟蹤區(qū)間的改進最大功率點跟蹤控制并未給出最優(yōu)的跟蹤區(qū)間(即最佳補償系數(shù))，由于跟蹤區(qū)間的設置將顯著影響MPPT的跟蹤效果，因而對于跟蹤區(qū)間的優(yōu)化顯得十分重要。但是現(xiàn)有技術中尚無相關描述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法，通過優(yōu)化起始發(fā)電轉(zhuǎn)速獲得最優(yōu)的轉(zhuǎn)速跟蹤區(qū)間以進一步提高風能捕獲效率。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法，以基于起始轉(zhuǎn)速調(diào)整的改進功率曲線法為基礎，采用神經(jīng)網(wǎng)絡調(diào)整起始發(fā)電轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)最大功率點跟蹤控制，所述基于起始轉(zhuǎn)速調(diào)整的改進功率曲線法所用公式I數(shù)，用于周期性地調(diào)整起始轉(zhuǎn)速，I為風
進行調(diào)整的步驟如下:
續(xù)口起始轉(zhuǎn)速更新周期I；進行設置，其中風[樣值序列，將①一初始化為風機最大功率1,優(yōu)選為20分鐘。
巨獲得多種平均風速5和湍流強度II下對1丨練樣本；訓練時，以風速的平均值具和湍《數(shù)為輸出變量；
，以風速采樣周期I；在該周期I；中對風速樣值序列；
【權利要求】
1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，以基于起始轉(zhuǎn)速調(diào)整的改進功率曲線法為基礎，采用神經(jīng)網(wǎng)絡調(diào)整起始發(fā)電轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)最大功率點跟蹤控制，所述基于起始轉(zhuǎn)速調(diào)整的改進功率曲線法所用公式為:
2.根據(jù)權利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，步驟I中起始轉(zhuǎn)速更新周期I；為20分鐘。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡優(yōu)化起始轉(zhuǎn)速的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于，步驟7中對起始發(fā)電轉(zhuǎn)速ωbgn進行調(diào)整具體為:將調(diào)整為
【文檔編號】F03D7/00GK103835878SQ201310118184
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年4月7日 優(yōu)先權日:2013年4月7日
【發(fā)明者】殷明慧, 張小蓮, 周連俊, 張劉冬, 劉子俊, 鄒云 申請人:南京理工大學