一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法技术

本发明专利技术公开了一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，方法包括：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、第n‑1个控制周期的发电机输出功率Pg(n‑1)和发电机转速ωg(n‑1)；计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，获得发电机转速变化方向标志位a：

An Optimal Speed Control Method for Improving the Power Generation Performance of Large Wind Turbines

The invention discloses an optimal speed control method, device, equipment and computer readable storage medium for improving the power generation performance of large wind turbines. The method includes obtaining the output power of generator in the nth control cycle Pg (n) and the generator speed_g (n), the output power of generator in the nth control cycle Pg (n_1) and the generator speed_g (n_1), and calculating the output power of generator;g (n_1). Change eP and generator speed change e, get generator speed change direction marker a:

【技术实现步骤摘要】
一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法
本专利技术涉及风力发电
，更具体地说，涉及一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
目前，大型风电机组通常采用变速变桨控制技术进行控制。具体地，在低于额定风速时，通过变速控制实现最大风能捕获；在高于额定风速时，通过变桨控制实现发电机输出功率稳定。因此，在低风速段，最大风能捕获控制效果是决定风电机组发电性能最关键的因素。根据Betz理论可知，风轮从风能中所捕获的功率P为：其中，ρ为空气密度，S为风轮面积，v为风速，Cp(λ,β)为风能利用系数，λ为尖速比，β为桨距角。尖速比λ为叶尖线速度与风速之比：其中，ωr为风轮转速，ωg为发电机转速，R为风轮半径，G为齿轮箱速比。当桨距角β固定时，存在一个最优尖速比λopt，该最优尖速比λopt对应最大风能利用系数Cpmax(λ,β)。因此，在低风速段，实现最大风能捕获的控制思路为：当风速v发生变化时，通过调整发电机转矩Tg来控制发电机转速ωg，使风电机组始终保持最优尖速比λopt运行，以实现最大风能利用系数Cpmax(λ,β)跟踪。由于风速v测量不可靠，实际应用中通常都采用“间接最优转速控制方法”来控制发电机转速ωg，其具体实现公式为：其中，Topt为发电机期望控制转矩，kopt为最优增益系数，这种控制方法实现简单，对控制器的运算能力要求不高，工程应用型较强。但是，其前提是最优增益系数kopt需要固定不变。但在实际应用时，桨叶制造误差、长时间运用后桨叶表面磨损、桨叶冰冻、气温变化导致空气密度变化、不同负荷下传动链效率差异等因素都会导致最优增益系数kopt变化较大，相应地，则会使发电机转速ωg偏离最优发电机转速，最终无法实现最大风能捕获。综上所述，如何提高间接最优转速控制方法的控制效果，以实现最优发电机转速控制，从而实现最大风能捕获，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以提高间接最优转速控制方法的控制效果，从而实现最优转速控制，实现最大风能捕获。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法，包括：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、及第n-1个控制周期的发电机输出功率Pg(n-1)和发电机转速ωg(n-1)；计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，并获得发电机转速变化方向标志位a：其中，eP＝Pg(n)-Pg(n-1)，eω＝ωg(n)-ωg(n-1)，m为大于0的预设值；根据发电机输出功率改变量e'P和发电机转速改变量e'ω，计算发电机转速变化幅值Δωg：其中，e'P＝|eP|，e'ω＝|eω|，k1和k2均为预设控制系数；根据所述发电机转速ωg(n)、所述发电机转速变化方向标志位a、所述发电机转速变化幅值Δωg，计算发电机期望控制转矩Topt：Topt＝kopt(ωg(n)-aΔωg)2，其中，kopt为最优增益系数。优选的，在计算发电机转速变化幅值Δωg之前，还包括：对所述发电机转速改变量e'ω进行最小值限制，得到最小值限制之后的发电机转速改变量其中，c为大于0的预设数。优选的，在计算所述发电机转速变化幅值Δωg之后，还包括：对所述发电机转速变化幅值Δωg进行限幅控制，得到限幅之后的发电机转速变化幅值其中，b为预设幅值。优选的，所述预设值m为1。一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制装置，包括：获取模块，用于：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、及第n-1个控制周期的发电机输出功率Pg(n-1)和发电机转速ωg(n-1)；第一计算模块，用于：计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，并获得发电机转速变化方向标志位a：其中，eP＝Pg(n)-Pg(n-1)，eω＝ωg(n)-ωg(n-1)，m为大于0的预设值；第二计算模块，用于：根据发电机输出功率改变量e'P和发电机转速改变量e'ω，计算发电机转速变化幅值Δωg：其中，e'P＝|eP|，e'ω＝|eω|，k1和k2均为预设控制系数；第三计算模块，用于：根据所述发电机转速ωg(n)、所述发电机转速变化方向标志位a、所述发电机转速变化幅值Δωg，计算发电机期望控制转矩Topt：Topt＝kopt(ωg(n)-aΔωg)2，其中，kopt为最优增益系数。优选的，还包括：最小值限制模块，用于：在计算发电机转速变化幅值Δωg之前，对所述发电机转速改变量e'ω进行最小值限制，得到最小值限制之后的发电机转速改变量e'ωl：其中，c为大于0的预设数。优选的，还包括：限幅控制模块，用于：在计算所述发电机转速变化幅值Δωg之后，对所述发电机转速变化幅值Δωg进行限幅控制，得到限幅之后的发电机转速变化幅值Δω'g：其中，b为预设幅值。一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法的步骤。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法的步骤。本专利技术提供了一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，其中该方法包括：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、及第n-1个控制周期的发电机输出功率Pg(n-1)和发电机转速ωg(n-1)；计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，并获得发电机转速变化方向标志位a：其中，eP＝Pg(n)-Pg(n-1)，eω＝ωg(n)-ωg(n-1)，m为大于0的预设值；根据发电机输出功率改变量e'P和发电机转速改变量e'ω，计算发电机转速变化幅值Δωg：其中，e'P＝|eP|，e'ω＝|eω|，k1和k2均为预设控制系数；根据发电机转速ωg(n)、发电机转速变化方向标志位a、发电机转速变化幅值Δωg，计算发电机期望控制转矩Topt：Topt＝kopt(ωg(n)-aΔωg)2，其中，kopt为最优增益系数。本申请公开的上述技术方案，计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，eP＝Pg(n)-Pg(n-1)，eω＝ωg(n)-ωg(n-1)，根据发电机输出功率变化量eP、发电机转速变化量eω与0的关系确定发电机转速变化方向标志位a，即确定发电机组转速的变化方向，并根据发电机输出功率变化量eP、发电机转速变化量eω得到发电机输出功率改变量e'P和发电机转速改变量e'ω，其中，e'P＝|eP|，e'ω＝|eω|。根据e'P和e'ω确定发电机转速的变化幅值Δωg：最终得到发电机转速的优化项-aΔωg，将优化项-aΔωg引入到中，即得到Topt＝kopt(ωg(n)-aΔωg)2。该优化项考虑了风电机组自身结构、环境变化等因素对最优增益系数kopt所造成的影响，因此，可以实现发电机转速自动寻优，即实现真正的最优发电机转速控制，使风电机组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法，其特征在于，包括：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、及第n‑1个控制周期的发电机输出功率Pg(n‑1)和发电机转速ωg(n‑1)；计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，并获得发电机转速变化方向标志位a：

【技术特征摘要】
1.一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法，其特征在于，包括：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、及第n-1个控制周期的发电机输出功率Pg(n-1)和发电机转速ωg(n-1)；计算发电机输出功率变化量eP和发电机转速变化量eω，并获得发电机转速变化方向标志位a：其中，eP＝Pg(n)-Pg(n-1)，eω＝ωg(n)-ωg(n-1)，m为大于0的预设值；根据发电机输出功率改变量e'P和发电机转速改变量e'ω，计算发电机转速变化幅值Δωg：其中，e'P＝|eP|，e'ω＝|eω|，k1和k2均为预设控制系数；根据所述发电机转速ωg(n)、所述发电机转速变化方向标志位a、所述发电机转速变化幅值Δωg，计算发电机期望控制转矩Topt：Topt＝kopt(ωg(n)-aΔωg)2，其中，kopt为最优增益系数。2.根据权利要求1所述的提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法，其特征在于，在计算发电机转速变化幅值Δωg之前，还包括：对所述发电机转速改变量e'ω进行最小值限制，得到最小值限制之后的发电机转速改变量其中，c为大于0的预设数。3.根据权利要求2所述的提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法，其特征在于，在计算所述发电机转速变化幅值Δωg之后，还包括：对所述发电机转速变化幅值Δωg进行限幅控制，得到限幅之后的发电机转速变化幅值Δω'g：其中，b为预设幅值。4.根据权利要求1所述的提高大型风电机组发电性能的最优转速控制方法，其特征在于，所述预设值m为1。5.一种提高大型风电机组发电性能的最优转速控制装置，其特征在于，包括：获取模块，用于：获取第n个控制周期的发电机输出功率Pg(n)和发电机转速ωg(n)、及第n-1个控制周期的发电机输出功率Pg(n-1)和发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：应有，孙勇，杨靖，蔡军，施展旺，
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