[發明專利]一種永磁風力發電機最大功率跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 201210539594.4
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103066904A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 程明;朱瑛;花為
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P9/04
• 分類號: H02P9/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于風力發電與電機控制領域，特別涉及一種永磁風力發電機最大功率跟蹤控制方法。

背景技術

隨著能源的匱乏及傳統火力發電對環境的污染，可再生能源的發展受到越來越多的重視，其中風力發電發展最迅速，潛力最大。為了提高風能利用率，使風力發電機在各種風速下都能吸收最多的風能，變速恒頻風力發電系統逐漸取代了恒頻恒速風力發電系統。直驅風力發電系統與雙饋異步風力發電系統是現今典型的兩種變速恒頻風力發電系統。而永磁風力發電機由于其效率高，相對體積較小，可靠性較高的優點越來越多的應用于直驅及半直驅風力發電系統中。

盡可能多的吸收風能是風力發電系統非常重要的控制目標，在變速恒頻風力發電系統中，常用的最大風能跟蹤方法可分為兩大類，一是尋優法，常用的有爬山法，擾動觀測法等；二是最佳風力機特性曲線法，常見如最佳葉尖速比法，功率反饋法等。但是這兩類方法都各自存在優缺點，第一類尋優法不需要知道風速及風力機參數，但是當風速變化快時該方法則可能失效，第二類最佳風力機特性曲線法，最佳葉尖速比法則依賴于檢測風速及風力機的參數，而功率反饋法則依賴風力機參數且較難給定精確的最佳功率。

因此，本發明的目的在于提出一個針對永磁同步發電機的最大功率跟蹤的控制策略，可以克服上述技術存在的缺陷。

發明內容

發明目的：針對上述現有技術存在的較難給定精確的最佳功率問題和不足，本發明提出一個針對永磁同步發電機的最大功率跟蹤的控制的方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明所提出的永磁風力發電機最大功率跟蹤控制方法，主要技術方案是通過風力機參數和發電機的機械角速度計算理想最大輸出轉矩，再減去計算所得的損耗轉矩，然后根據永磁電機的轉矩公式計算得到永磁同步發電機在dq旋轉坐標系下的最佳q軸電流，實現最大功率跟蹤控制，其具體步驟如下：

步驟10：根據風力機的參數k_opt和發電機的機械角速度ω，獲得風力機輸出的最大轉矩T_opt，T_opt=k_optω²，其中風力機的參數k_opt為風力機轉矩的最佳控制系數；

步驟20：根據公式T_loss＝C+C₂ω獲得發電機損耗轉矩T_loss，其中C、C₂為常數，ω為發電機的機械角速度；

步驟30：根據公式iq*=(koptω2-Tloss)npψf=(koptω2-C-C2ω)npψf]]>獲得發電機在dq旋轉坐標系下的q軸給定電流其中k_opt為風力機轉矩的最佳控制系數，ω為發電機的機械角速度，Ψ_f為永磁磁鏈，n_p為電機極對數；

步驟40：將獲得的q軸給定電流輸入到發電機中，實現最大功率的跟蹤控制。

其中，發電機為以永磁體作為勵磁源的發電機時，可應用于直驅或半直驅風力發電系統。