(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111669508.7 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 北方民族大 学 地址 750021 宁夏回族自治区银川市西夏 区文昌北街204 号 (72)发明人 王君瑞　王丽宝　乔煊景　郭腾　 白冰超　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 代理人 刘芳 (51)Int.Cl. H02P 21/00(2016.01) H02P 21/22(2016.01) H02P 25/024(2016.01) H02P 27/08(2006.01) G06F 17/18(2006.01)G06N 3/00(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控 制方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于哈里斯鹰算法永磁风 力发电机组的控制方法及系统。 本发 明通过确定 目标函数及要辨识的参数， 引用哈里斯鹰算法来 达到最优解， 输出辨识永磁同步电机的未知参 数， 根据哈里斯鹰算法辨识得到的参数， 得到目 标函数的值， 经过PI控制得到输出电压值， 再对 输出电压值进行PWM调制， 生成驱动信号， 将驱动 信号输入整流器进行整流， 根据整流结果控制永 磁同步电机的转速。 通过本发明能够实现风力发 电最大功率点跟踪， 在高压大功率发电拓扑下， 能解决永磁同步电动机运行过程中， 电机的定子 电阻、 粘滞摩擦系数、 转动惯量、 电感、 永磁通量 和负载转矩变化影响到调速系统的控制效果。 权利要求书5页 说明书11页 附图4页 CN 114337419 A 2022.04.12 CN 114337419 A 1.一种基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控制方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 获取永磁同步电机的最佳角速度给定值和永磁同步电机的实际角速度， 所述最佳角速 度给定值 为根据贝兹理论得到的值； 将所述最佳角速度给定值与所述实际角速度作差， 得到角速度差值； 根据所述角速度差值得到转矩电流给定值的计算公式， 以使所述角速度差值趋于0， 所 述转矩电流给定值的计算 公式为与要辨识的参数有关的函数， 所述要辨识的参数包括转动 惯量、 粘滞摩擦系数、 负载转矩和永磁通 量； 获取永磁同步电机的实际电流 值； 对所述实际电流 值进行坐标系转换， 得到实际励磁电流 值和实际转矩电流 值； 根据所述实际转矩电流值和所述转矩电流给定值构建目标函数， 所述目标函数为所述 实际转矩电流 值和所述 转矩电流给定值的差； 根据所述目标函数构建适应度函数， 所述 适应度函数为与要辨识的参数有关的函数； 引用哈里斯鹰优化 算法对所述要辨识的参数进行识别； 根据识别出的参数， 得到所述目标函数的值； 根据实际励磁电流 值和励磁电流给定值， 得到励磁电流差， 所述励磁电流给定值 为0； 对所述目标函数的值进行第一PI控制， 得到转矩电压值； 对所述励磁电流差进行第二PI控制， 得到励磁电压值； 对所述转矩电压值和所述励磁电压值进行坐标系转换， 得到 输出电压值； 对所述输出电压值进行PWM调制， 生成 驱动信号； 将所述驱动信号输入整流器进行整流， 根据整流结果控制所述永磁同步电机的转速 。 2.根据权利要求1所述的基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控制方法， 其特征在 于， 所述贝兹理论的最大输出功率的输出表达式为： 其中， Pωmax为最大输出功率， λopt为最佳叶尖速比， ρ 为空气密度， CPmax为风能利用系数， ω为实际角速度， β 为桨距角， R为叶片半径； 当风速确定时， V为风速。 3.根据权利要求1所述的基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控制方法， 其特征在 于， 根据所述角速度差值得到转矩电流给定值的计算 公式， 以使 所述角速度跟踪达到最优， 具体包括： 将所述角速度差值定义 为跟踪误差， 所述跟踪误差的计算公式为： e＝ωref‑ω 其中， e为跟踪误差， ωref为最佳角速度给定值， ω为实际角速度； 对所述跟踪误差进行求 导， 得到子系统， 所述子系统的方程 为： 其中， 为最佳角速度 给定值的导数， 为实际角速度的导数， J为转动惯量， B为粘滞 摩擦系数， TL为负载转矩， p为电机极对数， 为永磁通 量， i`q为虚拟控制函数；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114337419 A 2对所述子系统构建李雅普诺夫函数， 所述李雅普诺夫函数为： 其中， V`为李雅普诺夫函数； 对所述李雅普诺夫函数进行求导， 得到求导后的李雅普诺夫函数， 所述求导后的李雅 普诺夫函数为： 根据所述 求导后的李雅普诺夫函数求出虚拟控制函数的值； 令所述转矩电流给定值 等于所述虚拟控制函数的值， 所述 转矩电流给定值 为： 其中， 为转矩电流给定值， K为 转速调节参数。 4.根据权利要求1所述的基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控制方法， 其特征在 于， 对所述实际电流值进行坐标系转换， 得到实际励磁电流值和实际转矩电流值， 具体包 括： 将永磁同步电机的实际电流值通过数学模型由三相静止坐标系变换成两相同步旋转 坐标系， 所述数 学模型为： 其中， id为实际励磁电流值， iq为实际转矩电流值， R`为定子电阻， L为永磁同步电机dq 轴等效的电枢电感， B为粘滞摩擦系 数， p为电机极对数， 为永磁通量， ω为实际角速度， J 为转动惯量， TL为负载转矩， Ud为d轴定子电压分量， Uq为q轴定子电压分量。 5.根据权利要求1所述的基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控制方法， 其特征在 于， 所述目标函数为： 其中， f(iq， ω， x)为目标函数， 为待识别 参数， iq为实际转矩电流值， p为 电机极对数， 为永磁通量， ω为实际角速度， J为转动惯量， TL为负载转矩， B为粘滞摩擦系 数， 为最佳角速度给定值的导数， K为 转速调节参数， e为跟踪误差 。 6.根据权利要求1所述的基于哈里斯鹰算法永磁风力发电机组的控制方法， 其特征在 于， 所述适应度函数为：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114337419 A 3