[發明專利]一種提升多機型風力機性能的最大功率點跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 201710449967.1
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN109139363B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 張小蓮;郝思鵬;張亮;翟晶晶;陳凡;章心因;陳光宇;王祥哲;顧明星
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 32218 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 李德濺

1.一種提升多機型風力機性能的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于：應用減小電磁轉矩增益控制方法來實現最大功率點跟蹤控制，該方法所用的公式為：

式(1)和式(2)為風力機數學模型，式(3)和式(4)為最大功率點跟蹤控制策略；式中：J為轉動慣量，T_m(v,ω)為風力機的機械轉矩，T_e(ω)為發電機電磁轉矩，v為風速，ω為風力機轉速，為風力機角加速度，ρ為空氣密度，R為風力機半徑，C_p(λ)為風能利用系數，λ＝ωR/v是葉尖速比，ω_bgn為起始發電轉速，K_d為電磁轉矩增益系數，T_opt(ω)為風力機最優轉矩，λ_opt為最佳葉尖速比，為最大風能利用系數；

根據風力機參數中的轉動慣量來設置電磁轉矩增益系數，其所用公式為：

K_d＝1-α×J (5)

式(5)為最大功率點跟蹤控制策略，式(5)中α為K_d的調整系數，該調整系數α的取值范圍由轉動慣量J的上限值、下限值和電磁轉矩增益系數K_d的上限值、下限值確定，按式(3)、式(4)和式(5)調整發電機電磁轉矩，即可實現最大功率點跟蹤。

2.根據權利要求1所述的一種提升多機型風力機性能的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于：應用該方法實現最大功率點跟蹤的具體步驟如下：

S1、輸入風力機參數：風力機半徑、轉動慣量、最大風能利用系數、最佳葉尖速比，輸入風電場環境參數：風電場空氣密度；設定電磁轉矩增益系數K_d的調整系數α；

S2、測量風力機轉速ω，并根據式(3)、式(4)和式(5)確定的最大功率點跟蹤控制策略計算發電機電磁轉矩參考值

S3、測量發電機實際功率P_e，并根據公式T_e＝P_e×ω計算發電機實際電磁轉矩；

S4、將發電機電磁轉矩參考值和發電機實際電磁轉矩T_e作差后輸入控制器，控制器的輸出值送入發電機和變流器及其控制系統，由其完成對發電機電磁轉矩的控制。

3.根據權利要求1或2所述的一種提升多機型風力機性能的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于：步驟S1中對調整系數α的設置方法為：

S11、確定應用該方法的風力機的轉動慣量的取值范圍[J_min，J_max]，其中J_min為多機型風力機的最小轉動慣量，J_max為最大轉動慣量；

S12、設定電磁轉矩增益系數K_d的取值范圍，即K_dmin≤K_d≤K_dmax；

S13、根據K_d＝1-α×J，結合J的取值范圍[J_min，J_max]，可得α的取值范圍為

4.根據權利要求3所述的一種提升多機型風力機性能的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于：步驟S12中的電磁轉矩增益系數K_d的下限值范圍為[0.75，0.85]、上限值范圍為[0.9，1.0]。

5.根據權利要求2所述的一種提升多機型風力機性能的最大功率點跟蹤控制方法，其特征在于：步驟S4中的控制器為PI控制器。