[發明專利]一種用于風力發電機組的轉矩分段控制算法

無效

• 申請號: 201310139167.1
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103195653A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 孫佳林;奚玲玲;董祖毅
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及一種應用于變槳距風力發電機組的轉矩分段控制算法。

背景技術

近年來，隨著我國風電機組正朝著兆瓦級、大型化的方向發展，電網的適應性受到了挑戰，急切要求風力發電機組提高電能輸出質量，然而現有的的轉矩控制算法或者采用查表的最大風能跟蹤方式，或者采用PI控制方式，兩種控制方式各有利弊均，不能很好的提高電能輸出質量，不利于風力發電的應用，已不能滿足要求。因此，研究一種能提高電能輸出質量的轉矩控制算法是本申請人致力于解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于風力發電機組的轉矩分段控制算法，通過將風輪轉速分區，在不同區域內采用不用的控制方式，有效地提高了風機的輸出功率和輸出穩定性，穩定可靠。

實現上述目的的技術方案是：

一種用于風力發電機組的轉矩分段控制算法，包括下列步驟：

步驟S1，根據風輪轉速與功率之間關系，將風輪轉速分為I、II、III三個區：低轉速功率梯度平緩的部分設為轉速I區；將轉速梯度驟然變大的接近額定轉速的轉速區間設為II區；將額定轉速及以上的轉速區間設為III區；

步驟S2，在I區內采用線性差值查表法實現最大功率跟蹤輸出轉矩；

步驟S3，在II區內采用轉矩PI（比例-積分）控制算法輸出轉矩；

步驟S4，在III區內，根據轉速、轉矩和功率的關系，維持功率穩定，根據當前轉速確定轉矩輸出。

在上述的用于風力發電機組的轉矩分段控制算法中，所述步驟S2中，在I區內，根據對風機進行建模仿真，得到最大風能跟蹤轉速-功率曲線，再應用拉格朗日插值算法求出表中對應的功率，再通過轉速、轉矩與功率的關系得到當前轉速下的所需輸出的轉矩。

在上述的用于風力發電機組的轉矩分段控制算法中，所述步驟S3中，在II區內，采用PI調節的形式，以轉速偏差為輸入，確定轉矩的輸出。

在上述的用于風力發電機組的轉矩分段控制算法中，所述步驟S4中，在在III區內，根據轉速ω、轉矩P和功率T之間的對應關系P=T*ω，認為功率為額定功率，轉速為當前轉速，計算得到所需輸出的轉矩。

本發明的有益效果是：本發明通過將將風輪轉速分區，在功率梯度平緩的轉速區間采用查表發實現最大風能跟蹤，在轉速過渡區間采用PI控制實現功率的穩定輸出，在額定轉速及以上轉速區間通過恒功率控制使得功率穩定輸出，從而，有效地提高了風機的輸出功率和輸出穩定性，穩定可靠。

附圖說明

圖1是本發明的轉矩分段控制算法的流程圖；

圖2是本發明的轉矩分段控制算法的轉速-功率示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步說明。

請參閱圖1和圖2，本發明的用于風力發電機組的轉矩分段控制算法，針對風力發電的特殊性，優化轉矩控制算法，得到高效穩定的功率控制效果，ω表示風輪轉速，T表示功率，P表示轉矩。

本發明的轉矩分段控制算法包括下列步驟：

步驟S1，根據風輪轉速ω與功率T之間關系，將風輪轉速ω分為I、II、III三個區：低轉速功率梯度平緩的部分設為轉速I區；將轉速梯度驟然變大的接近額定轉速的轉速區間設為II區；將額定轉速及以上的轉速區間設為III區；

步驟S2，在I區內采用查表法實現最大風能跟蹤，即：采用線性差值查表法實現最大功率跟蹤輸出轉矩；具體指：根據對風機進行建模仿真，得到最大風能跟蹤轉速-功率曲線（如圖2），再應用拉格朗日插值算法求出表中對應的功率，再通過轉速、轉矩與功率的關系P=T*ω，得到當前轉速下的所需輸出的轉矩；

步驟S3，采用PI控制算法穩定功率輸出：在II區內采用PI控制算法輸出轉矩；即采用PI控制器進行PI調節的形式，以轉速偏差為輸入，確定轉矩的輸出。

步驟S4，采用恒功率控制穩定輸出：在III區內，根據轉速ω、轉矩P和功率T之間的對應關系P=T*ω，維持功率穩定，認為功率為額定功率，轉速為當前轉速，計算得到所需輸出的轉矩。

本發明性能穩定高效，使風力發電機在額定轉速以下的轉速區間實現最大風能跟蹤，在轉速過渡區實現功率的穩定輸出，在額定轉速及以上轉速區間，通過恒功率控制達到功率穩定輸出的目的，有效地提高了風機的輸出功率和輸出穩定性，穩定可靠。

以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本發明的范疇，應由各權利要求所限定。