[发明专利]开关磁阻风电系统起动控制和MPPT控制方法

摘要

本发明公开了一种开关磁阻风电系统起动控制和MPPT非线性控制方法，在系统起动阶段控制开关磁阻电机运行在电动机状态，使其和风力机一起驱动系统加速，待加速至开关磁阻电机额定转速时则将其切换为发电运行控制，并采用基于单神经元自适应PID算法的开关磁阻发电机（SRG）转速闭环控制实现MPPT。本发明有效解决了小功率开关磁阻风力发电系统起动控制及MPPT非线性控制的难题，可用于今后小功率开关磁阻风力发电系统控制算法的设计。

主权项

1.一种开关磁阻风电系统起动控制和MPPT控制方法，其特征在于：包括电动运行的开关磁阻电机起动控制步骤、发电运行的开关磁阻电机控制步骤；其中，所述开关磁阻电机起动控制步骤具体如下：步骤A，在系统起动阶段，由风力机和电动运行的开关磁阻电机共同提供发电系统起动的动力矩，开关磁阻电动机工作在电流斩波控制模式下，直接在一定范围内设置开关磁阻电机斩波电流阈值及电动运行所对应的开通角、关断角固定值，且开通角、关断角的设置应使相邻相绕组的导通有适当重叠以免出现起动死区； 步骤B，当开关磁阻电机由静止被拖动到额定转速，起动控制步骤结束，切换至发电运行的开关磁阻电机控制步骤； 所述发电运行的开关磁阻电机控制步骤如下：步骤C，当功率变换器主电路的储能电容端电压小于或等于辅助直流电源电压时，采用辅助直流电源为开关磁阻发电机相绕组励磁提供电能；步骤D，当储能电容端电压大于辅助直流电源电压时，切除辅助直流电源，切换为由开关磁阻发电机自身发出的电能励磁；开关磁阻发电机工作在电流斩波控制模式下，直接设置开关磁阻电机发电运行所对应的开通角、关断角固定值，而开关磁阻电机斩波电流阈值则由MPPT单神经元自适应PID控制算法得到，具体步骤如下：设为开关磁阻电机角速度最优指令值，其对应于风力机最佳叶尖速比，即(1)式中，j为齿轮箱变比；λ_opt为风力机的最佳叶尖速比；R为风轮半径，V为风速；定义开关磁阻电机实际角速度跟踪最优指令的误差为(2)单神经元自适应PID算法的输入信号、进行如下状态变换，即（3）单神经元自适应PID算法的输出增量及输出为（4）式中，ΔI_chop为开关磁阻电机斩波电流阈值的增量；I_chop为所求得的开关磁阻电机斩波电流阈值；K为单神经元自适应PID控制的比例系数；W_i为式（3）所示状态变量x_i的权值，i=1,2,3；按式（5）所示的有监督的Hebb学习算法在线调整状态变量的权值W_i，即（5）式中，、和分别为权值W₁、W₂ 和W₃的学习效率因子。