[發明專利]一種風力機最大功率跟蹤曲線的線性化方法

有效

• 申請號: 201110283869.8
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN102392785A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 徐鳳星;佘岳;劉連根;譚劍中;胡嬋娟;李遠瓊
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體來說，涉及一種風力機最大功率跟蹤曲線的線性化方法，主要用于兆瓦級大功率風力發電機組。

背景技術

風能是一種具有隨機性、不穩定性特征的能源，風能的獲取不僅與風力發電機的機械特性有關，還與其采用的控制方法有關。好的控制方法可使風輪的轉速迅速跟蹤風速變化，使風力發電機始終保持在最佳葉尖速比上運行，從而最大限度地獲得風能。同時，最大風能的獲取方法與風力發電機組采用的發電機有關。變速風電系統目前一般采用最大功率點跟蹤(maximum?power?point?tracking)的控制策略。

目前最大風能跟蹤技術主要涉及風速跟蹤控制、轉速反饋控制、功率擾動控制、變速擾動控制等技術方案，以得到風力機的最大功率曲線，但是利用這些技術方案得到最大功率曲線的前提是知道風機的特征參數。

利用風機特征參數得到最大功率曲線的方法計算復雜，得到的曲線隨風機本身參數變化而變化，穩定性不強，不利于實際應用。

因此，有必要對現有技術進行改進。

經初步檢索，未發現與本發明所述技術方案相同或相近的技術方案。

發明內容

本發明的目的是：為了克服現有兆瓦級雙饋型的風力機最大功率跟蹤曲線計算復雜、且隨風電機組本身參數變化而變化等諸多缺點，提出了一種計算簡單、可靠性高、適用范圍廣的一種風力機最大功率跟蹤曲線的線性化方法。

本發明解決技術問題采用的技術方案是：

一種風力機最大功率跟蹤曲線的線性化方法，其特征在于：在已知最大功率跟蹤曲線特征的情況下，利用最佳一次逼近原理分段實現最大功率跟蹤曲線的線性化，在由其線性化得到S函數基礎上，利用最小二乘法擬合出最大功率曲線。

所述最佳一次逼近原理分段實現最大功率跟蹤曲線的線性化，即用兩條直線逼近一條曲線。

所述利用最小二乘法擬合出最大功率曲線，分段利用最小二乘法擬合出兩條直線逼近最大功率跟蹤曲線。

本發明充分利用了曲線逼近原理和最小二乘法，在無需知道風機的特征參數情況下，擬合出的最大功率跟蹤曲線，完全滿足了最大功率曲線下風電機組功率輸出要求，大大降低了產品開發周期和提高了市場競爭力。同時具有計算過程簡單、便于計算機實現、實用性強，可靠性高、適用范圍廣等優點。

附圖說明

圖1是風力機轉軸輸入功率的特性曲線；

圖2是最佳一次逼近原理分段實現最大功率跟蹤曲線線性化的原理圖。

具體實施方式

下面集合附圖和具體實施方式來進一步闡述本發明。

通過附圖可以看出，本發明涉及一種風力機最大功率跟蹤曲線的線性化方法，其特征在于：在已知最大功率跟蹤曲線特征的情況下，利用最佳一次逼近原理分段實現最大功率跟蹤曲線的線性化，在由其線性化得到S函數基礎上，利用最小二乘法擬合出最大功率曲線。

所述最佳一次逼近原理分段實現最大功率跟蹤曲線的線性化，即用兩條直線逼近一條曲線。

所述利用最小二乘法擬合出最大功率曲線，分段利用最小二乘法擬合出兩條直線逼近最大功率跟蹤曲線。具體實施方法如下：

由風力機的空氣動力學知，風力機的轉軸輸入功率為

p_max＝kω³??????????(1)

做出正半軸的圖形如附圖1。

為了提高DSP運算速度、減少存儲空間，能夠快速跟蹤風速變化以達到快速、平穩地控制風機功率，利用最佳一次逼近原理分段實現最大功率跟蹤曲線的線性化，其原理如附圖2所示。

具體實現過程為：首先給在低轉速下直線l1擬合方法，由于對于不同型號的風機測量值不同，為了使該方法更有使用價值、參考價值，在此不給出具體測量值，只給出代表符號：