[發(fā)明專利]最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410531091.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN105484940B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱子焜;張海軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市風(fēng)發(fā)科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/06
• 分類號(hào): F03D7/06;F03D9/25
• 代理公司: 深圳市隆天聯(lián)鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44232
• 代理人: 劉抗美;劉耿

本發(fā)明涉及一種最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中，該最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法包括以下步驟：根據(jù)并網(wǎng)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速，得到至少兩轉(zhuǎn)速組成的一轉(zhuǎn)速區(qū)間及與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的初始功率；實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前轉(zhuǎn)速，判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)速所在的當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間；根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)速與當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間，計(jì)算得到一與變化的功率擾動(dòng)值對(duì)應(yīng)的功率給定值，其中，所述功率擾動(dòng)值對(duì)應(yīng)于所述當(dāng)前轉(zhuǎn)速區(qū)間；及根據(jù)功率給定值調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖占空比以控制輸出功率。該風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、傳動(dòng)裝置、控制器及變流器。本發(fā)明通過(guò)變化的功率擾動(dòng)值控制發(fā)電機(jī)的輸出功率，從而避免能量損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有的大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大功率點(diǎn)跟蹤控制方法的基本思想為：將整機(jī)出廠時(shí)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)最佳輸出功率曲線圖離散化，從機(jī)組并網(wǎng)轉(zhuǎn)速ω_cut-in到額定轉(zhuǎn)速ω_rate之間，選取若干個(gè)轉(zhuǎn)速ω_i(i＝1,2,……,n)，即以轉(zhuǎn)速差值△ω為間隔劃分區(qū)間，令ω₁＝ω_cut-in，ω_n＝ω_rate，則n-1個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間分別為(ω₁，ω₂)、(ω₂，ω₃)、……、(ω_n-1，ω_n)，即(ω_cut-in，ω_cut-in+△ω)、(ω_cut-in+△ω，ω_cut-in+2×△ω)、……、(ω_cut-in+(n-1)×△ω，ω_rate)，n個(gè)轉(zhuǎn)速ω_i(i＝1,2,……,n)對(duì)應(yīng)的初始功率分別為P₁、P₂、……、P_n，n-1個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間對(duì)應(yīng)的功率固定擾動(dòng)值分別為△P₁、△P₂、……、△P_n-1，其中△P_j≠△P_j+1(j＝1,2,……,n-2)。圖1為不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的P-ω關(guān)系曲線，如圖1所示，假設(shè)當(dāng)前的風(fēng)速為ひ₁，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作在最大功率點(diǎn)A上，發(fā)電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速為ω₁，初始輸出功率為P₁，突然外界環(huán)境變化引起風(fēng)速變?yōu)椁?Sub>2，此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作點(diǎn)變?yōu)锽點(diǎn)，雖然風(fēng)輪的輸出功率和輸出動(dòng)力矩都在增加，然而發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速由于慣性作用不會(huì)發(fā)生突變，從而發(fā)電機(jī)的輸出功率和輸出電磁力矩保持不變。而此時(shí)風(fēng)輪的輸出功率和輸出動(dòng)力矩分別大于發(fā)電機(jī)的輸出功率和輸出電磁力矩，因此，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)從當(dāng)前轉(zhuǎn)速ω₁開始增加直至增加到轉(zhuǎn)速ω₂，即風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)分別沿著曲線BC和AC運(yùn)行至交點(diǎn)C時(shí)，風(fēng)輪的輸出功率與發(fā)電機(jī)的輸出功率達(dá)到平衡，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行在最佳狀態(tài)。在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)摩?Sub>1增加到ω₂的過(guò)程中，實(shí)時(shí)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速，假設(shè)發(fā)電機(jī)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速始終處于轉(zhuǎn)速區(qū)間(ω₁，ω₂)，對(duì)應(yīng)的功率固定擾動(dòng)值為△P₁，則并網(wǎng)控制器始終根據(jù)公式P_set＝P_set+△P₁(P_set的初始值為初始輸出功率P₁)計(jì)算功率給定值，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式傳送給并網(wǎng)變流器，由并網(wǎng)變流器根據(jù)其自身特性而進(jìn)一步控制發(fā)電機(jī)的輸出功率，即隨著功率給定值的增加，發(fā)電機(jī)的輸出功率也在增加，從而達(dá)到最大功率點(diǎn)跟蹤控制的目的。然而不斷地以功率固定擾動(dòng)值△P₁進(jìn)行功率給定值P_set的擾動(dòng)累加，將使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最終是在最大功率點(diǎn)的波動(dòng)范圍內(nèi)運(yùn)行，而并非真正地穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)上，從而造成一定的能量損失。

發(fā)明內(nèi)容