直驱永磁同步风力发电机的电气参数辨识

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1、第３６卷第１４期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１４２０１２年７月２５日Ｊｕｌｙ２５，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．１４．０２８直驱永磁同步风力发电机的电气参数辨识张仰飞１，２，李海峰３，王伟胜１，郝思鹏２（１．中国电力科学研究院，北京市１００１９２；２．南京工程学院，江苏省南京市２１１１６７；３．江苏省电力公司，江苏省南京市２１００２４）摘要：文中首先运用机组空载和多组稳态运行点数据，研究直驱永磁同步风力发电机电气模型参数的可辨识性问题，证明机组的电气参数可唯一辨识；然后，计及测量数据的误差效应，给出优选初值—微

2、变搜索辨识算法的具体化实用步骤表达式；最后，运用实测数据，辨识了直驱永磁同步风力发电机的特性参数，证明了理论分析的正确性和辨识算法的有效性。关键词：风电机组；永磁同步发电机；参数辨识；优选初值—微变搜索算法；可辨识性［１２－１４］０引言参数及输入的假定，对于机组运行和控制规律的研究具有重要意义。但这些参数是否能准确描述精确获取风电机组的特性参数，对于提高机组具体某台机组的特性，迫切需要进一步验证。运行控制水平，从而提高机组发电效益，具有重要的直驱永磁同步风力发电机（ｄｉｒｅｃｔ－ｄｒｉｖｅｎ意义。ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕ

3、ｓｇｅｎｅｒａｔｏｒｗｉｎｄ对于风电机组的特性参数，国外有很多文献涉ｔｕｒｂｉｎｅ）取消了齿轮箱，相应的机械故障率大大降及，给出的参数各种各样，针对某具体机组，取什么低，全功率变流器的价格成本随技术发展逐步下降，样的一组参数来表征其特性，需要进一步研究。文使得该型机组越来越成为风电机组的主流机型之献［１－５］进行双馈风力发电机组仿真算例研究，直［１５］一。而对于以辨识的方法获取直驱永磁同步风接给出了机组特性参数。文献［６］针对定桨距风力力发电机的特性参数，国内外鲜有文献涉及。机进行基于机组实际测量数据的参数辨识，取得了本文采取辨识的方法，研究了直

4、驱永磁同步风较好的效果，但不适用于变桨距风力机。文献［７］对力发电机的电气参数辨识问题，给出了有效的辨识双馈机组建模，进行机组的控制策略研究，并仿真辨算法，得到了高精度的电气参数。识风力机模型的参数。文献［８］运用最小二乘法，仿真辨识了最大风能捕获控制的参数。文献［９］进行１数学模型双馈风力发电机参数辨识，运用线性化的方法，变化文献［１５］给出了直驱永磁同步风力发电机的电模型，推导参数计算的表达式，并以输出检验调整参气数学模型，形式如下：数的设置，验证了算法的有效性。文献［１０］运用频ｄｉｄ域法基于实验研究，辨识了风力机桨距控制环节的烄Ｌｄ＝－ｒ

5、ｉｄ＋ωＬｑｉｑ－ｕｄｄｔ模型。文献［１１］根据实际系统的测量数据，运用（１）烅ｄｉｑＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真工具，对双馈风电机组的Ｌｑ＝－ωＬｄｉｄ－ｒｉｑ－ｕｑ＋ωΨ烆ｄｔ各个环节进行详细建模，并辨识了机组及其控制系式中：ｕｄ，ｕｑ，ｉｄ，ｉｑ分别为发电机定子ｄ轴和ｑ轴的统的参数。仿真计算参量与实测参量对比，具有一电压、电流；Ｌｄ和Ｌｑ分别为发电机定子直轴和交定的精确度。轴电感；ｒ为定子电阻；ω＝ｎｐωｒ，为定子电角速度，ｎｐ国内关于风电机组参数辨识的研究文献较少。为发电机转子的极对数，ωｒ为发电机转子转速；Ψ研究工作中需要运用机组

6、参数时，一般是直接引用为永磁体磁链，与火电机组采用的普通同步发电机国外文献，或者直接假设仿真研究进行模型选择和不同，直驱永磁同步风力发电机的永磁体磁链Ψ为定值。收稿日期：２０１１－１０－２４；修回日期：２０１２－０３－０２。国家自然科学基金资助项目（５１０７７０６８）；江苏省自然科学基２参数可辨识性分析金资助项目（ＢＫ２００９３５３）。参数可辨识性分析，是研究由可行的已知条件—１５０—·绿色电力自动化·张仰飞，等直驱永磁同步风力发电机的电气参数辨识如何辨识求解参数，既检测已知条件是否足够，又为到δ值的连续不变测点（如δ１＝δ２，δ３＝δ４，δ５＝

7、参数辨识方法的构建提出依据，防止参数不可辨识δ６，…）。由式（４）有：导致无用功。－ｒＩ１ｓｉｎθｕｉ１＋ω１ＬｑＩ１ｃｏｓθｕｉ１＝式（１）中，ｕｄ，ｕｑ，ｉｄ，ｉｑ可由直驱永磁同步风力Ｕ１＋ｒＩ１ｃｏｓθｕｉ１＋ω１ＬｑＩ１ｓｉｎθｕｉ１发电机机端电压、电流的测量值计算而得，转子转速－ｒＩ２ｓｉｎθｕｉ２＋ω２ＬｑＩ２ｃｏｓθｕｉ２（５）Ｕ２＋ｒＩ２ｃｏｓθｕｉ２＋ω２ＬｑＩ２ｓｉｎθｕｉ２ωｒ可测量，则定子电角速度ω可计算，待辨识参数为Ｌｄ，Ｌ，ｒ，Ψ。－ｒＩ３ｓｉｎθｕｉ３＋ω３ＬｑＩ３ｃｏｓθｕｉ３ｑ＝Ｕ３＋ｒＩ３ｃｏｓθｕｉ３＋ω３Ｌ

8、ｑＩ３ｓｉｎθｕｉ３２．１Ψ的可辨识性－ｒＩ４ｓｉｎθｕｉ４＋ω４ＬｑＩ４ｃｏｓθｕｉ４发电机空载时，ｉｄ＝０，ｉｑ＝０，由式（１）有ｕ