基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制

董娜娜

（長春工業大學人文信息學院自動化系，長春 130122）

雙饋風電機組是在發電機轉子與電網間連接了一個變頻器，通過改變轉子中的勵磁電流的頻率，使得在定子上發出與電網電壓、頻率相同的電力，輸入電網。灰色預測是一種結合先進科學技術的預測方法，指的是一種對含有不確定因素的系統進行預測的方法[1]。因此，本文進行基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制的研究。

1 基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法設計

考慮到自適應控制率是實現雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制的關鍵因素[2]。因此，在基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應的控制方法設計中，首先建立基于灰色預測的自適應控制率函數，并在此基礎上實現雙饋風電機組虛擬慣量的自適應控制。

1.1 建立基于灰色預測的自適應控制率函數

自適應指的是根據雙饋風電機組虛擬慣量來決定是否開關垂直同步，基于灰色預測的自適應控制率更加精確[3]。設基于灰色預測的自適應控制率為w，求得灰色預測的自適應控制函數，如公式（1）所示：

式中，x 指的是虛擬慣量有界參數；pb 指的是對虛擬慣量不確定參數的估計；dt 指的是雙饋風電機組暫態性能參數。

1.2 實現雙饋風電機組虛擬慣量的自適應控制

面對傳統的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法慣量辨識和自適應功能處理不了的情況，尤其是面對轉動慣量大，機械剛性低，機械阻力不均勻的情況下經常出現。通過灰色預測可以有效鑒別雙饋風電機組虛擬慣量因素之間發展趨勢的相異程度，進行相應的關聯分析，公式如下所示：

式中，β0為雙饋風電機組運行突變值；St為周期分量，Tt為趨勢分量。在對原始虛擬慣量進行生成處理，可尋找雙饋風電機組虛擬慣量變動的規律，生成具有較強規律性的數據序列，表達式為：

建立相應的自適應控制方法，從而預測雙饋風電機組虛擬慣量發展趨勢的狀況。利用自適應控制率函數，實現雙饋風電機組虛擬慣量的自適應控制，表達式為：

式中，Dk為k 時刻控制所需耗能。

2 仿真實驗

2.1 實驗準備

為了確保基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法的有效性，針對雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制率進行實驗。為確保實驗結果的準確性，整體實驗均在統一環境下進行，首先采用傳統的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法進行控制，再采用文章設計的基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法實施同樣操作步驟，設置傳統的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法為對照組。為了保證實驗的有效性，將實驗次數設為4次。

2.2 實驗結果分析與結論

根據上述設計的實驗，將兩種方法下的自適應控制率進行對比。采集4組實驗數據，將兩種方法所控制的虛擬慣量自適應控制率對比情況進行整理，實驗結果：對照組中1、2、3、4組的虛擬慣量自適應控制率依次為61.8%、65.7%、72.5%、71.4%；實驗組中1、2、3、4組的虛擬慣量自適應控制率依次為88.6%、89.2%、90.1%、92.6%。

通過實驗數據可得出如下結論：本文設計的基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法的自適應控制率更高，可以實現雙饋風電機組虛擬慣量的自適應控制。

3 結束語

通過實驗表明，一般情況下，基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法相比于傳統方法能夠更好的提高虛擬慣量自適應控制率。綜上所述，必須加大基于灰色預測的雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制方法在雙饋風電機組虛擬慣量自適應控制中的應用，為實現雙饋風電機組虛擬慣量的自適應控制提供強有力的技術支撐。