[發明專利]一種開關磁阻風力發電系統追蹤最大功率控制方法

有效

• 申請號: 201610213727.7
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105843321B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳昊;竇宇宇;王青;楊明揚;唐悅;趙仁明;顏爽;齊亞文;韓玉倩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G05F1/67
• 分類號: G05F1/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種開關磁阻風力發電系統追蹤最大功率控制方法，其特征在于：根據風力機在不同風速下的轉速-發電功率特性曲線，將其運行區域分為恒功率控制區和最大功率追蹤區；在恒功率控制區采用風速跟蹤控制方法，控制系統根據測風裝置觀測風速，按照其內部存儲的不同風速下風力機轉速-功率曲線輸出當前風速下的功率給定值，然后此功率給定值與系統實際發電功率的差值經過PI調節器后得到的相電流限值與相電流比較產生控制信號，通過控制功率變換器主開關器件的開通與關斷來調節發電功率，最終使系統輸出給定功率；在功率閉環控制達到穩定后系統進入到最大功率追蹤區，在此區域內系統采用變步長爬山搜索法來追蹤最大功率，控制系統根據相鄰時刻下系統穩態時發電功率的變化量及變化方向給出轉速擾動量及擾動方向，然后在實際轉速的基礎上疊加轉速擾動輸出轉速給定，通過轉速閉環來調節開關磁阻發電機的轉速使發電功率增加，如此重復，系統最終穩定運行在最大功率點上。

2.根據權利要求1所述的開關磁阻風力發電系統追蹤最大功率控制方法，其特征在于：控制系統輸出的功率給定與實際發電功率的差值經過PI調節器后輸出相電流限值，當功率給定值與實際發電功率的差值超過系統設置的誤差允許范圍且功率給定值所對應的轉速與實際轉速的差值也超過誤差允許范圍，則確定風速發生了突變，進行恒功率控制區的變風速控制，否則功率給定值保持不變。

3.根據權利要求1所述的開關磁阻風力發電系統追蹤最大功率控制方法，其特征在于：控制系統輸出的功率給定值與實際發電功率的差值經過PI調節器后輸出相電流限值，當功率給定值與實際發電功率的差值在系統設置的誤差允許范圍，功率閉環控制已達到穩定狀態，系統進入最大功率追蹤區；在最大功率追蹤過程控制系統采樣母線電壓、勵磁電流和續流電流，計算出此時刻系統穩定狀態的發電功率并與上一時刻系統穩定狀態的發電功率相比較，給出下一時刻的轉速擾動量及擾動方向，其按照公式（1）計算，然后在實際轉速的基礎上疊加轉速擾動得到下一時刻的轉速給定值，與實際轉速的差值經過PI調節器后輸出相電流限值，通過調節相電流的大小使系統的實際轉速跟隨給定轉速的變化而變化，如此反復，系統最終穩定運行在此風速下最大功率點所對應的轉速并輸出最大功率；公式（1）具體為：

（1）

式（1）中，ω(t+1)aim是t+1時刻的轉速給定值；ω(t)為t時刻的實際轉速；Δω(t)是t時刻的轉速擾動量；λ為轉速擾動量系數；P(t)為t時刻的發電功率；P(t-1)為t-1時刻的發電功率；P(t-2)為t-2時刻的發電功率；ω(t)為t時刻的實際轉速；ω(t-1)為t-1時刻的實際轉速；ω(t-2)為t-2時刻的實際轉速；ΔP是t時刻發電功率與t-1時刻發電功率的差值。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種開關磁阻風力發電系統追蹤最大功率控制方法，其特征在于：系統在追蹤最大功率過程中風速發生了突變；若風速突變發生在恒功率控制區時系統進行恒功率控制區的變風速控制，系統觀測變化后的風速，然后按照其內部存儲的不同風速下風力機轉速-功率曲線輸出變風速下的功率給定值并進行功率閉環控制；當風速突變發生在最大功率追蹤區時進行最大功率追蹤區的變風速控制；若在風速變化前系統正在搜索最大功率，當風速發生變化后由于轉速擾動量不為零可以繼續追蹤最大功率；若風速變化前系統已完成最大功率追蹤并以轉速ω穩定運行于最大功率點處且轉速擾動量為零，當風速發生變化后，由于轉速調節器的作用，系統的轉速依舊保持為ω而風速的變化使系統的輸出功率發生了變化，通過比較風速突變前后發電功率的變化大小，可以判斷出風速的變化情況，進而重置轉速擾動量繼續搜尋變風速下的最大功率點。