[實用新型]一種風電機組控制策略的最優增益在線計算裝置

有效

• 申請號: 201220377133.7
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN202768248U
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 汪正軍;張會廣;紀國瑞;潘磊
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術領域

本實用新型涉及風力發電技術領域，特別是涉及一種風電機組控制策略的最優增益在線計算裝置。

背景技術

近年來隨著風力發電不斷地發展，風電場裝機容量逐年上升，風力發電所占的比例越來越大，已逐漸成為了一種常規能源。隨著風電機組裝機容量的不斷提高，行業對風電機組的性能要求也越來越高。在風電機組功率滿發轉速以下的轉速轉矩控制策略中，涉及一個跟蹤最大風能利用捕獲的增益值，該增益值與實際風能資源情況越吻合，風電機組的控制策略就能更加準確的捕獲風能，提高風電機組的發電量。如果該增益值與實際發生了偏離，則會影響控制策略的效果，影響風電機組捕獲風能，從而影響風電機組發電量。在與該增益值密切相關的參數中，有的與風電機組自身的特性密切相關，比如葉尖速比和風能利用系數等，也有與風資源密切相關的參數，如空氣密度等。葉尖速比和風能利用系數等參數隨著風電機組設計的完成而固定，難以進行設計和控制上的修改，而空氣密度隨著風電場地理位置的不同而各有區別。

現在的控制策略中，往往采用年平均空氣密度，或者采取年平均氣溫經過計算得到年平均空氣密度，然后利用這個年平均空氣密度計算轉速轉矩控制策略中的增益值。由于空氣密度受季節和溫度影響較大，顯然用這種方法計算出來的增益值總是與實際值有較大的偏差。因此，為了提高風電機組對風能的捕獲能力，提高風電機組在同等風資源情況發現的發電量，同時提升風電機組穩定運行的性能，需要根據實際環境情況，在線的計算出轉速轉矩控制策略的最優增益值，實時對風電機組進行在線優化校正，以提高風電機組的運行性能。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種風電機組控制策略的最優增益在線計算裝置，使其可實時測量風電機組的外圍環境溫度，根據歷史統計的月平均溫度，加權計算空氣密度，然后結合風電機組的特性，在線計算出功率滿發轉速以下轉速轉矩控制策略中的最優增益值，對風電機組實現在線優化，以提高風電機組的運行性能。

為解決上述問題，本實用新型一種風電機組控制策略的最優增益在線計算裝置，包括通過電路連接的溫度傳感器、信號處理電路以及內置有環境溫度計算模塊、系統時間讀取模塊、溫度加權計算模塊、空氣密度計算模塊和最優增益計算模塊的單片機。

作為進一步的改進，所述的信號處理電路包括信號采集電路、整形電路和濾波電路。

采用以上設計后，本實用新型具有以下有益效果：

1、解決了風電機組在功率滿發轉速以下轉速轉矩控制策略中最優增益值無法在線計算的問題。

2、最優增益值根據實時溫度在線計算，減小了最優增益值與實際值的誤差，提高了風電機組捕獲風能的能力。

3、采用歷史月平均氣溫和實時采集溫度進行加權計算，有利于防止溫度采集誤差對系統的影響，提高系統運行的穩定性。

4、本發明實現較為容易，且成本較低，利于推廣。

附圖說明

上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型，以下結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1是轉速-轉矩主控策略示意圖。

圖2是本實用新型風電機組控制策略的最優增益在線計算裝置的結構示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1，圖中BC段為風電機組在功率并網轉速和功率滿發轉速之間的控制策略，也是最優增益值K_opt所作用的轉矩區域。

請配合參閱圖2所示，風電機組控制策略的最優增益在線計算裝置包括通過電路連接的溫度傳感器、信號處理電路和單片機。其中，信號處理電路由信號采集電路、整形電路和濾波電路構成，單片機內置有風電機組控制策略的最優增益在線計算系統。??

風電機組控制策略的最優增益在線計算系統包括環境溫度計算模塊、系統時間讀取模塊、月平均氣溫表、溫度加權計算模塊、空氣密度計算模塊、機組特性參數以及最優增益計算模塊。各組成部分功能如下：

環境溫度計算模塊通過對溫度處理電路處理之后的溫度信號進行計算，得到風電機組外圍環境的實時溫度值。

系統時間讀取模塊用于讀取系統時間，用于后續從月平均氣溫表中讀取歷史月平均氣溫。

月平均氣溫表根據當地的氣象信息歷史數據，記錄當地一年中每個月份的平均氣溫，然后根據系統時間查出表中當月的歷史月平均氣溫，用于后續溫度的加權計算。

溫度加權計算模塊根據溫度采集模塊采集的實時溫度和月平均氣溫表所記錄當月歷史平均氣溫，通過加權計算，得到溫度信息，用于后續空氣密度計算。