[發(fā)明專利]一種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制方法、裝置和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310059827.5
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN103133242A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊微;陶友傳;劉杰;張宇寧;韓花麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中船重工（重慶）海裝風(fēng)電設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為新能源的代表，越來越受到大家的重視，為了能夠最大程度的獲取風(fēng)能，目前通常采用變速變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)組以實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的轉(zhuǎn)換。

當(dāng)風(fēng)速在額定風(fēng)速以下時(shí)，變速變漿風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組通常采用跟蹤最大風(fēng)能利用系數(shù)C_P的控制方式以實(shí)現(xiàn)捕捉最大風(fēng)能的目的，風(fēng)能利用系數(shù)C_P是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組捕捉風(fēng)能的能力，它與葉尖速比λ密切相關(guān)，葉尖速比λ為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片頂端的速度與風(fēng)接觸葉片之前很遠(yuǎn)距離的速度的比值。通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速ω以控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩T的方式使得風(fēng)輪按照最佳葉尖速比λ運(yùn)行，以此來追蹤最大風(fēng)能利用系數(shù)C_P。而轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的對應(yīng)關(guān)系公式為：

T＝kω²，其中，K=0.5πR5CPλ3ρ]]>

其中，T為風(fēng)輪的轉(zhuǎn)矩，ω為風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速，K為轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)，ρ為空氣密度。

在實(shí)際應(yīng)用中，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的調(diào)試階段，按照上述公式預(yù)先設(shè)置一條轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的參考曲線，再通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω來控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩T，使得風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩對應(yīng)關(guān)系逼近參考曲線，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的目的。

參考曲線是根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)K得出的，發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用中，由于外界條件變化，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)可能是變化的，而現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)K值預(yù)先設(shè)定后就不再修改，在這種情況下，當(dāng)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω來控制發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩T，使得風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩對應(yīng)關(guān)系逼近參考曲線時(shí)，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)能利用率的降低。因此，如何提供一個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制方法，以提高風(fēng)能利用率成為本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種應(yīng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制方法、裝置和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)不變而導(dǎo)致風(fēng)能利用率降低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制方法，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，包括：

獲取環(huán)境物理參量，所述環(huán)境物理參量包括環(huán)境溫度、大氣壓力和環(huán)境濕度；

根據(jù)所述環(huán)境溫度計(jì)算水蒸氣分壓力；

根據(jù)所述環(huán)境溫度、所述大氣壓力、所述環(huán)境濕度和所述水蒸氣分壓力計(jì)算空氣密度；

根據(jù)所述空氣密度更新所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述環(huán)境溫度計(jì)算水蒸氣分壓力具體為：

根據(jù)所述環(huán)境溫度，通過水蒸氣分壓力計(jì)算公式計(jì)算水蒸氣分壓力；

所述水蒸氣分壓力的計(jì)算公式為：

其中，t為環(huán)境溫度，P_b為水蒸氣分壓力。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述環(huán)境溫度、所述大氣壓力、所述環(huán)境濕度和所述水蒸氣分壓力計(jì)算空氣密度具體為：

根據(jù)所述環(huán)境溫度、所述大氣壓力、所述環(huán)境濕度和所述水蒸氣分壓力，通過空氣密度計(jì)算公式計(jì)算空氣密度；

所述空氣密度的計(jì)算公式為：

其中，ρ_r為空氣密度、t為環(huán)境溫度、P為大氣壓力、為環(huán)境濕度、P_b為水蒸氣的分壓力。

優(yōu)選地，所述獲取環(huán)境物理參量具體為：

獲取預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的多個(gè)環(huán)境物理參量；

則針對每一環(huán)境物理參量，執(zhí)行所述根據(jù)所述環(huán)境溫度計(jì)算水蒸氣分壓力；以及根據(jù)所述環(huán)境溫度、所述大氣壓力、所述環(huán)境濕度和所述水蒸氣分壓力計(jì)算空氣密度；

則所述根據(jù)所述空氣密度更新所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)包括：

根據(jù)不同的環(huán)境物理參量計(jì)算得到的空氣密度，計(jì)算所述預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的平均空氣密度；

根據(jù)所述平均空氣密度更新所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)。

一種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩參數(shù)控制裝置，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，包括：

獲取單元，用于獲取環(huán)境物理參量，所述環(huán)境物理參量包括環(huán)境溫度、大氣壓力和環(huán)境濕度；