风电机组输出功率控制方法、装置、电子设备及存储介质

本发明属于风力发电机组控制领域，具体涉及一种风电机组输出功率控制方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、风能是一种可再生清洁能源。随着风力发电技术的逐渐成熟，越来越多的风电机组投入运行。随着风力发电网络传感器、控制器、执行器通信节点数量的增加，信息传输在风力发电控制中的作用不容忽视。

2、对风电机组的可靠及有效控制，不能只考虑到传统的控制策略及方法，更应着眼于通信网络加入对系统的影响。控制、计算和通信技术在风力发电中得到了广泛的应用，以提高复杂系统的稳定性和可靠性。由于网络资源有限，风力发电中的信息通信受到时延和丢包的限制。网络信息传输的可靠性对风力发电的稳定性至关重要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种风电机组输出功率控制方法、装置、电子设备及存储介质，能够提高风能利用效率和网络利用率。

2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种基于自适应事件触发机制的风电机组输出功率控制方法，包括：

4、获取预设的自适应事件触发机制的数学模型，所述自适应事件触发机制用于根据机组状态动态调整机组周期采样数据是否被传送至控制器；

5、基于所述自适应事件触发机制的数学模型，构建考虑建模不确定性、外部扰动，以及事件触发机制的离散双馈异步风电机组状态空间方程；

6、基于所述离散双馈异步风电机组状态空间方程，得到h∞鲁棒控制器的表达式；

7、基于lyapunov稳定性理论，构建lyapunov-krasovskii泛函，以及基于风电机组的参数，求出h∞鲁棒控制器的控制增益矩阵；

8、利用h∞鲁棒控制器，对风电机组输出功率进行控制。

9、可选地，当风电机组的当前状态x(kh)和风电机组最近传输的状态x(sih)之间的误差满足以下关系时，表示满足自适应事件触发机制，则发送当前状态x(kh)：

10、[x(kh)-x(sih)]tφ[x(kh)-x(sih)]>μ(kh)xt(kh)φx(kh)

11、式中，x(kh)表示风电机组的当前状态，x(sih)表示风电机组最近传输的状态，i＝0,1,2,…,∞，h表示采样周期，k表示采样序列，si表示成功传输的采样序列，k∈z+,si∈z+，φ是正定加权矩阵，μ(kh)是触发参数。

12、可选地，所述触发参数μ(kh)的定义为：

13、

14、其中，θi,1、θi,2是根据风力发电机组状态变化的触发参数，当θi,1＝0是时间触发方式，θi,2＝0是固定静态事件触发方式。

15、可选地，构建具有建模不确定性及外部扰动的离散双馈异步风电机组状态空间方程的构建方法包括：

16、构建具有建模不确定性及外部扰动的连续双馈异步风电机组状态空间方程：

17、

18、其中，x(t)、u(t)、ω(t)、y(t)分别代表连续状态变量、输入量、扰动量和输出量；t表示时刻；ac、bc、wc、cc分别是具有适当维数的风电机组状态矩阵、输入矩阵、扰动矩阵和输出矩阵，均为常数矩阵；

19、对所述连续双馈异步风电机组状态空间方程进行离散化，得到离散双馈异步风电机组状态空间方程：

20、

21、其中，c＝cc，h为采样周期，k为采样序列；

22、进一步得到离散双馈异步风电机组状态空间方程如下：

23、

24、

25、

26、

27、

28、其中，x(kh)、u(kh)、ω(kh)、y(kh)分别代表离散状态变量、输入量、扰动量和输出量；a、b、w、c分别是具有适当维数的风电机组状态矩阵、输入矩阵、扰动矩阵和输出矩阵，均为常数矩阵；表示俯仰角响应时间常数，ks表示传动链刚度，jr表示转动惯量；bs表示变速箱阻尼，jg表示转动惯量；lss＝ls+lm,lrr＝lr+lm；rr表示转子电阻；ωs表示转子转速，rs表示定子电阻；ls表示定子漏感；lm表示电机励磁电感，lr表示转子漏感；

29、δa表示状态矩阵a的不确定分量，δb表示输入矩阵b的不确定分量，δa和δb均为时变矩阵，用来表示机组建模不确定性，并满足如下形式：

30、[δa δb]＝df(k)[ea eb]

31、其中，d、ea和eb是适当维度的常数矩阵；f(k)是不确定参数矩阵，反映参数不确定性，并且满足ft(k)f(k)≤i。

32、可选地，所述考虑建模不确定性、外部扰动，以及事件触发机制的离散双馈异步风电机组状态空间方程为：

33、

34、式中，ω(zh)表示外部扰动不确定性，z表示引入了自适应触发机制后的采样序列，a、b、w、c分别是具有适当维数的系统状态矩阵、输入矩阵、扰动矩阵和输出矩阵，均为常数矩阵；δa、δb均为时变矩阵，用来表示机组建模不确定性。

35、可选地，所述基于自适应事件触发机制的h∞鲁棒控制器的表达式为：

36、u(zh)＝kx(zh-d(z))-ke(zh)

37、其中，u(zh)表示h∞鲁棒控制器的输出，k是h∞鲁棒控制器的控制增益矩阵，e(zh)表示成功传输状态值与采样时刻状态值的差值。

38、可选地，所述h∞鲁棒控制器的控制增益矩阵的求解方法包括：

39、对于离散双馈异步风电机组状态空间方程描述的双馈异步风电机组，在事件触发机制通信约束下，给定正定因子0≤μ<1，定因子γ>0，如果存在以下正定矩阵x>0，y>0，s>0，v>0，z>0，t>0，p>0，q>0，r>0，φ>0，以及k满足下式：

40、

41、其中：

42、ψ11＝-p-1+μddt

43、ψ12＝[-ap-1 bkq-1 0 bkφ-1 w]

44、ψ13＝0

45、ψ22＝diag{-ap-1(-p+q+r+ctc)p-1 q-1(q+μφ)q-1 -r-1 -φ-1 -γ2i}

46、

47、ψ33＝-μi

48、

49、σ11＝-x+μddt

50、σ12＝[-ax by 0 bz w]

51、σ13＝0

52、σ14＝[0 0 0 0]

53、σ22＝diag{-x s -v -t -γ2i}

54、σ23＝[xea eby 0 ebz 0]t

55、

56、σ33＝-μi

57、σ34＝[0 0 0 0]

58、σ44＝diag{q r ctc φ}

59、式中，i表示单位矩阵；p-1＝x，y＝kq-1，z＝kφ-1，φ-1＝t，q-1＝s，r-1＝v；

60、求解线性矩阵不等式得到h∞鲁棒控制器的控制增益矩阵k。

61、第二方面，本发明提供了一种基于自适应事件触发机制的风电机组输出功率控制装置，包括：

62、获取模块，用于获取预设的自适应事件触发机制的数学模型，所述自适应事件触发机制用于根据机组状态动态调整机组周期采样数据是否被传送至控制器；

63、空间方程构建模块，用于基于所述自适应事件触发机制的数学模型，构建考虑建模不确定性、外部扰动，以及事件触发机制的离散双馈异步风电机组状态空间方程；

64、构建模块，用于基于所述离散双馈异步风电机组状态空间方程，构建h∞鲁棒控制器的表达式；

65、求解模块，用于基于lyapunov稳定性理论，构建lyapunov-krasovskii泛函，以及基于风电机组的参数，求出h∞鲁棒控制器的控制增益矩阵；

66、控制模块，用于利用h∞鲁棒控制器，对风电机组输出功率进行控制。

67、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任一项所述的方法。

68、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中任一项所述的方法。

69、与现有技术相比，本发明的有益效果：

70、本发明考虑到风电机组控制过程中信息传输机制对风电机组性能的影响，设计了h∞鲁棒控制器，将双馈异步风电机组控制品质及网络服务质量融合在一起，提供了更平滑的输出功率、更小的转矩振荡、更高的风能捕获效率和高效网络带宽的利用率。