陣風(fēng)激勵下三質(zhì)塊傳動系統(tǒng)模型參數(shù)辨識

陣風(fēng)激勵下三質(zhì)塊傳動系統(tǒng)模型參數(shù)辨識

隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中的負荷能力比例不斷增加，對能源系統(tǒng)的穩(wěn)定有了重大影響。定速風(fēng)電機組的發(fā)電機定子與電網(wǎng)直接相連風(fēng)電機組的傳動系統(tǒng)由風(fēng)力機、變速箱、大軸以及它們之間的連接部件組成,目前已有的傳動系統(tǒng)模型包括六質(zhì)塊、三質(zhì)塊、兩質(zhì)塊以及單質(zhì)塊模型目前風(fēng)電機組參數(shù)辨識研究方面大多側(cè)重于發(fā)電機及控制器部分,如金宇清等1傳動的影響定速風(fēng)電機組的發(fā)電機定子與電網(wǎng)直接相連,傳動系統(tǒng)對風(fēng)電機組的動態(tài)特性影響較大。風(fēng)電機組傳動系統(tǒng)主要由風(fēng)力機葉片、輪轂、低速傳動軸、齒輪箱、高速傳動軸和發(fā)電機等構(gòu)成1.1風(fēng)能功率的影響風(fēng)力機將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)的機械能,帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能。風(fēng)力機從風(fēng)能中捕獲的機械功率P式中:ρ———空氣密度;R———風(fēng)輪葉片半徑;C根據(jù)式(1)可知,在風(fēng)速一定的情況下機械功率主要取決于風(fēng)能利用系數(shù)。風(fēng)能利用系數(shù)常采用的經(jīng)驗計算公式見文獻[10]。1.2三塊塊的傳統(tǒng)模式三質(zhì)塊傳動系統(tǒng)模型將風(fēng)力機、齒輪箱以及發(fā)電機轉(zhuǎn)子等效為一個集中質(zhì)量塊,如圖2動力學(xué)方程為式中:ω2測量軌跡靈敏度常采用軌跡靈敏度方法分析參數(shù)的可辨識性及參數(shù)辨識的難易度。如果若干個參數(shù)的軌跡靈敏度同時過零點,則可以判定這些參數(shù)相關(guān),即不是唯一可辨識;如果所有參數(shù)的靈敏度都不同時過零,也不線性相關(guān),則可以判定所有參數(shù)不相關(guān),即唯一可辨識2.1路l風(fēng)力機參數(shù)以圖3所示的單機無窮大系統(tǒng)(OMIB)為例,風(fēng)電機組G通過升壓變T,經(jīng)雙回輸電線路L接入無窮大系統(tǒng)。其中,風(fēng)力機參數(shù)如下:H潘學(xué)萍等以圖3所示系統(tǒng)為例,采用圖5所示陣風(fēng)作為激勵,基本風(fēng)速為7m/s,在t=0.5s出現(xiàn)陣風(fēng),持續(xù)3s結(jié)束,陣風(fēng)峰值為10m/s。以發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作為觀測量,陣風(fēng)激勵下的受擾軌線如圖6所示。2.2參數(shù)k的軌跡靈敏度依據(jù)軌跡靈敏度的定義從圖7可以看出:參數(shù)K也可根據(jù)軌跡靈敏度的大小分析參數(shù)辨識的難易度。在時間口0~10s內(nèi),計算得到參數(shù)H3種情況下發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受擾軌線基于陣風(fēng)激勵,ωPSO算法是基于群體的優(yōu)化方法,它將每個粒子看作是D維搜索空間中的一個點,在搜索空間中以一定的速度飛行,這個速度根據(jù)它本身及同伴的飛行經(jīng)驗動態(tài)調(diào)整。第i粒子表示為X式中:w———慣性權(quán)重;c根據(jù)經(jīng)驗值,取w=0.6,c本文粒子的種群大小為50,待辨識參數(shù)的搜索區(qū)間在真值的[-30%,+40%]范圍內(nèi)。待辨識參數(shù)的真實值如下:H從參數(shù)辨識的結(jié)果可以看出,H為了分析參數(shù)的辨識效果,將辨識結(jié)果代入算例模型進行仿真,得出辨識參數(shù)和真實參數(shù)2種情況下,風(fēng)電機組在陣風(fēng)激勵下發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的受擾軌線,如圖8所示。由圖8可知,兩軌線的差異度很小,說明了本文方法的可行性。4質(zhì)塊傳動系統(tǒng)參數(shù)的辨識基于陣風(fēng)激勵下的發(fā)電機轉(zhuǎn)速受擾軌線,采用軌跡靈敏度方法分析了風(fēng)電機組三質(zhì)塊傳動系統(tǒng)參數(shù)的可辨識性和辨識難易程度,得出以下結(jié)論:(a)參數(shù)K采