一种风力发电机最优力矩系数校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于风力发电技术领域，具体涉及一种风力发电机最优力矩系数校正方法及装置。首先在风发电机退出最大功率跟踪状态时，获取风力发电机处于最大功率跟踪状态时的多个数据对，一个数据对包括风能利用率和与风能利用率对应的叶尖速比；然后从获取的数据对中筛选出风能利用率大于平衡状态时的风能利用率的数据对，并根据筛选出的数据对中的所有叶尖速比，计算得到标准叶尖速比；最后利用标准叶尖速比和平衡状态时的叶尖速比之间的差异修正最优力矩系数，使它的误差逐渐减小，并可以随环境和风力发电机参数缓慢变化而校正最优力矩系数，凭借自校正调节，使最优力矩系数可以长期保持最优值，风力发电机的发电性能得到提高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机最优力矩系数校正方法及装置


[0001]本专利技术属于风力发电
，具体涉及一种风力发电机最优力矩系数校正方法及装置。

技术介绍

[0002]为了提高风力发电机组的发电效率，风力发电机组大部分时间采用最大功率跟踪控制，这种控制算法最主要的控制参数就是最优力矩系数，它的准确性直接影响风力发电机的控制效果，进而影响风力发电机的发电效率。这个参数根据风力发电机参数、风轮空气动力参数、传动链参数以及环境变量计算所得，将其应用于风力发电机的控制框图如图1所示，风力发电机力矩指令由发电机转速和最优力矩系数计算所得，最优力矩系数是预先设定好的定值参数Kopt。现场运行数据表明风轮厂家提供的空气动力参数会有偏差，所以最优力矩系数Kopt需要现场校正，此外，风力发电机组运行一定时间后，风轮空气动力参数也会发生变化，所以，最优力矩系数需要重新校正。现在普遍使用的技术方案是：把最优力矩系数设置成定值不再修改，但是风力发电机参数会存在误差，风力发电机参数和环境变量会随时间改变，定值Kopt显然会影响风力发电机的发电量，无法保证风力发电机组处于最优工作状态。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种风力发电机最优力矩系数校正方法及装置，用以解决现有技术中将最优力矩系数设置为定值造成的影响风力发电机发电量的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风力发电机最优力矩系数校正方法，包括如下步骤：
[0005]1)在风发电机退出最大功率跟踪状态时，获取风力发电机处于最大功率跟踪状态时的多个数据对，一个数据对包括风能利用率和与风能利用率对应的叶尖速比；
[0006]2)从获取的数据对中筛选出风能利用率大于平衡状态时的风能利用率的数据对，并根据筛选出的数据对中的所有叶尖速比，计算得到标准叶尖速比；其中，平衡状态是指叶尖速比波动幅值小于设定阈值时的状态；
[0007]3)利用如下公式计算得到校正后的最优力矩系数：Kopt
′
表示校正后的最优力矩系数，Kopt表示校正前的最优力矩系数，表示标准叶尖速比，λ0表示平衡状态时的叶尖速比，k为修正因子且k＞0。
[0008]其有益效果为：本专利技术从风力发电机处于最大功率跟踪状态时的运行数据，从中筛选出风能利用率大于平衡状态时的风能利用率的数据对，进而利用筛选出的数据对中的所有叶尖速比计算得到标准叶尖速比，最终利用标准叶尖速比和平衡状态时的叶尖速比之间的差异修正最优力矩系数，使它的误差逐渐减小，并可以随环境和风力发电机参数缓慢变化而校正最优力矩系数，凭借自校正调节，使最优力矩系数可以长期保持最优值，风力发电机的发电性能得到提高。
[0009]进一步地，步骤2)中，标准叶尖速比为筛选出的数据对中所有叶尖速比的平均值。
[0010]进一步地，风能利用率的计算公式为：
[0011][0012]式中，C
p
表示风能利用率；w
e
、w
m
、ρ、S、v分别表示采样周期内发电机电能输出量、风轮机械能增加量、风电场空气密度、风轮扫风面积、风速值；ξ、ω
t
、ω
t+T
分别表示风轮转动惯量、t时刻风轮转速、t+T时刻风轮转速，T表示采样周期。
[0013]进一步地，叶尖速比的计算公式为：
[0014][0015]式中，λ表示叶尖速比，ω表示风轮转速，v表示风速值，R表示风轮半径。
[0016]进一步地，v为校正后的风速值。
[0017]其有益效果为：利用校正后的风速值进行计算可以将风杯和风向仪数据的偏差进行消除，保证风能利用率和叶尖速比计算的准确性。
[0018]进一步地，最优力矩系数的初值依据风力发电机参数和环境参数设置。
[0019]为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种风力发电机最优力矩系数校正装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序指令以实现上述介绍的风力发电机最优力矩系数校正方法，并达到与该方法相同的有益效果。
附图说明
[0020]图1是现有技术的风力发电机最大功率跟踪控制的控制策略框图；
[0021]图2是本专利技术的带有力矩系数自校正功能的风力发电机最大功率跟踪控制的控制策略框图；
[0022]图3是本专利技术的风力发电机最优力矩系数校正方法的流程图。
具体实施方式
[0023]本专利技术根据风力发电机处于最大功率跟踪状态时的运行数据对最优力矩系数进行校正，可以使最优力矩系数可以长期保持最优值，从而使风力发电机的发电性能得到提高。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0024]方法实施例：
[0025]本专利技术提出一种带有自校正功能的风力发电机最大功率跟踪控制策略的控制框图如图2所示，该控制策略中最优力矩系数Kopt初值还是由风力发电机参数和环境数据计算所得，但自校正模块会根据风力发电机运行数据调整最优力矩系数Kopt，使得它的误差逐渐减小，并可以随环境和风力发电机参数缓慢变化而校正最优力矩系数Kopt，凭借自校正调节，最优力矩系数可以长期保持最优值，风力发电机的发电性能得到提高。
[0026]自校正模块按一定周期采集发电机转速、电能输出量、风速和风向数据，对风力发电运行数据统计分析，得到最优力矩系数Kopt的修正数据，自校正模块进行数据计算处理的流程图如图3所示，具体过程如下：
[0027]1)按照一定周期采集必要的信息数据，包括发电机转速、电能输出量、风速和风向数据，并对这些数据进行筛选，从中筛选得到最大功率跟踪运行数据进行后续处理。
[0028]2)对风速和风向数据进行修正处理。这步处理是因为风杯和风向仪数据会有偏差，所以需要对风速、风向数据校正后再使用，如果风力发电机配有激光测风仪，可以直接用激光测风仪数据而无需校正。
[0029]3)计算风力发电机风能利用率C
p
和叶尖速比λ，计算公式如下：
[0030][0031][0032]式中，w
e
、w
m
、ρ、R、S、v、ω分别表示采样周期内发电机电能输出量、风轮机械能增加量、风电场空气密度、风轮半径、风轮扫风面积、风速校正值、风轮转速；ξ、ω
t
、ω
t+T
分别表示风轮转动惯量、t时刻风轮转速、t+T时刻风轮转速，T表示自校正模块采样周期。
[0033]如果叶尖速比稳定即λ波动幅值接近零，则更新平衡状态对应的参数C
p
0＝C
p
，λ0＝λ。
[0034]4)如果风力发电机工作在最大功率跟踪状态，则把数据对(C
p
,λ)记录在存储器中以备数据统计分析；如果风力发电机正在退出最大功率跟踪状态，则把存储器中本次风力发电机运行最大功率跟踪过程产生的数据读出来统计分析，并执行步骤5)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机最优力矩系数校正方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在风发电机退出最大功率跟踪状态时，获取风力发电机处于最大功率跟踪状态时的多个数据对，一个数据对包括风能利用率和与风能利用率对应的叶尖速比；2)从获取的数据对中筛选出风能利用率大于平衡状态时的风能利用率的数据对，并根据筛选出的数据对中的所有叶尖速比，计算得到标准叶尖速比；其中，平衡状态是指叶尖速比波动幅值小于设定阈值时的状态；3)利用如下公式计算得到校正后的最优力矩系数：Kopt
′
表示校正后的最优力矩系数，Kopt表示校正前的最优力矩系数，表示标准叶尖速比，λ0表示平衡状态时的叶尖速比，k为修正因子且k＞0。2.根据权利要求1所述的风力发电机最优力矩系数校正方法，其特征在于，步骤2)中，标准叶尖速比为筛选出的数据对中所有叶尖速比的平均值。3.根据权利要求1所述的风力发电机最优力矩系数校正方法，其特征在于，风能利用率的计算公式为：式中，C
p
表示风能利用率；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朝东，徐奉友，李延青，刘伟鹏，卢晓光，李淑惠，程占伟，
申请(专利权)人：许昌许继风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：