一种风力发电机组的最大风能捕获方法技术

本发明专利技术公开了一种风力发电机组的最大风能捕获方法，通过利用间接转速控制器的参数调整项-Δkω2m以及所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差对间接转速控制方法的输出结果进行修正，提高了精度，使得控制效果得到改善。同时，通过前n个周期和后n个周期产能的变化，改变间接转速控制器的参数，更好地反映当前转速需要调整的幅度。综上所述，由于对间接转速控制方法的输出结果进行修正，本方法改善了由于kopt随着风机机械结构和环境发生变化而产生变化时带来的风能捕获效果的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机组控制
，特别是涉及一种风力发电机组的最大风能捕获方法。
技术介绍
风能是一种绿色无污染、可再生的新能源，因此，风能的捕获对于解决环境污染的能源危机具有重要的意义。近些年来，风电转换技术在世界范围内获得了快速的发展，目前，采用变速恒频的电力电子技术，在原有定桨距定速风力发电机组的基础上逐步改进得到了变桨距变速风力发电机。变桨距变速风力发电机组的运行发电状态大致可以分为两个阶段，低风速段的最大风能捕获阶段和高风速段的恒功率运行阶段。但是，由于风能发电的电力发电机组本身是非线性时变的大惯性系统，同时，带来强扰动的风速，因此，在低风速段对于最大风能捕获具有一定的困难。由于在具体实施中，测得的风速是单点风速，而在计算中通常采用平均分布在风机桨叶上的风速的空间平均值，因此，现有的，在工业上设计低风速段控制算法时，一般不使用风速作为控制器的输入，而是使用间接转速，工业上设计的间接转速控制方法最后得到的控制器的输出表达式为： T g = k opt ω r 2 , k opt = 1 2 πρR 2 c P max λ opt 3 ; ]]>其中，Tg为发电机转矩，ωr为风轮角速度，ρ为空气密度，R为风轮半径；cPmax为最佳功率系数，λopt为最佳叶尖速比。由上式可知，间接转速控制不使用风速的测量值，且控制方法简单，对于控制器的运算能力要求不高，但是具有如下缺点：不同的风力发电机组具有不同的kopt值，而且很难准确地获取，尤其是随着风机的运行和环境的变化，kopt值也会发生变化，因此，该间
接转速控制方法的精度不高，使得控制效果较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种风力发电机组的最大风能捕获方法，用于改善由于kopt随着风机机械结构和环境发生变化而产生变化时带来的风能捕获效果的影响。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种风力发电机组的最大风能捕获方法，包括：选取2n个控制周期；根据所述2n个控制周期内的前n个控制周期产生能量的总和与后n个控制周期产生能量的总和计算最优转速估计值利用所述前n个控制周期的产生能量的总和与所述后n个控制周期的产生能量的总和确定间接转速控制方法的参数调整项-Δkω2m中Δk的符号；获取当前风机叶轮的转速ωm；计算所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差；根据间接转速控制方法和所述间接转速控制器的参数调整项-Δkω2m以及所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差获取发电机转矩Tg；其中，n为自然数，m＝2n。优选的，所述计算最优转速估计值具体包括：计算所述前n个控制周期产生能量的总和和所述后n个控制周期产生能量的总和判断所述后n个控制周期产生能量的总和是否大于所述前n个控制周期产生能量的总和在所述后n个控制周期产生能量的总和大于所述前n个控制周期产生能量的总和的情况下，则将所述最优转速估计值加Δω，否则减Δω；其中，Δω用来调整所述最优转速估计值优选的，所述计算所述最优转速估计值具体为： ω ^ ( m ) = ω ^ ( m - 1 ) + sgn ( P e ) Δω ; ]]>其中， P e = Σ k = n + 1 2 n P k - Σ k = 1 n P k . ]]>优选的，所述确定间接转速控制方法的参数调整项-Δkω2m中Δk的符号具体包括：计算所述前n个控制周期产生能量的总和与后n个控制周期产生能量的总和的偏差；若所述前n个控制周期产生能量的总和与后n个控制周期产生能量的总和的偏差大于零，则确定Δk的符号为正，否则确定Δk的符号为负。优选的，所述发电机转矩Tg具体为： T g = k opt ω m 2 - Δk ω 2 m + k ( ω ^ ( m ) - ω m ) , k opt = 1 2 πρR 5 c P max λ opt 3 ]]>其中，Tg为发电机转矩，ρ为空气密度，R为风机叶轮半径；cPmax为最佳功率系数，λopt为最佳叶尖速比，k为比例控制系数。优选的，所述发电机转矩Tg的参数具体为：kopt＝0.10236，k＝-350，Δk＝50，m＝6。优选的，还包括：设置采样周期和控制周期的时间均为0.04S。本专利技术所提供的风力发电机组的最大风能捕获方法，通过利用间接转速控制器的参数调整项-Δkω2m以及所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差对间接转速控制方法的输出结果进行修正，提高了精度，使得控制效果得到改善。同时，通过前n个周期和后n个周期产能的变化，改变间接转速控制器的参数，更好地反映当前转速需要调整的幅度。综上所述，由于对间接转速控制方法的输出结果进行修正，本方法改善了由于kopt随着风机机械结构和环境发生变化而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机组的最大风能捕获方法，其特征在于，包括：选取2n个控制周期；根据所述2n个控制周期内的前n个控制周期产生能量的总和与后n个控制周期产生能量的总和计算最优转速估计值利用所述前n个控制周期的产生能量的总和与所述后n个控制周期的产生能量的总和确定间接转速控制方法的参数调整项‑Δkω2m中Δk的符号；获取当前风机叶轮的转速ωm；计算所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差；根据间接转速控制方法和所述间接转速控制器的参数调整项‑Δkω2m以及所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差获取发电机转矩Tg；其中，n为自然数，m＝2n。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机组的最大风能捕获方法，其特征在于，包括：选取2n个控制周期；根据所述2n个控制周期内的前n个控制周期产生能量的总和与后n个控制周期产生能量的总和计算最优转速估计值利用所述前n个控制周期的产生能量的总和与所述后n个控制周期的产生能量的总和确定间接转速控制方法的参数调整项-Δkω2m中Δk的符号；获取当前风机叶轮的转速ωm；计算所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差；根据间接转速控制方法和所述间接转速控制器的参数调整项-Δkω2m以及所述风机叶轮的转速ωm与所述最优转速估计值的偏差获取发电机转矩Tg；其中，n为自然数，m＝2n。2.根据权利要求1所述的风力发电机组的最大风能捕获方法，其特征在于，所述计算最优转速估计值具体包括：计算所述前n个控制周期产生能量的总和和所述后n个控制周期产生能量的总和判断所述后n个控制周期产生能量的总和是否大于所述前n
\t个控制周期产生能量的总和在所述后n个控制周期产生能量的总和大于所述前n个控制周期产生能量的总和的情况下，则将所述最优转速估计值加Δω，否则减Δω；其中，Δω用来调整所述最优转速估计值3.根据权利要求2所述的风力发电机组的最大风能捕获方法，其特征在于，所述计算所述最优转速估计值具体为： ω ^ ( m ) = ω ^ ( m - 1 ) + sgn ( P e ) Δω ; ]]>其中， P e = Σ k = n + 1 2 n P k - Σ k = 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶杭冶，王青，韩超，杨秦敏，孙勇，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33