[發(fā)明專利]功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810882902.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109026523A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔銳;李振華;劉鋆;李曉江;安克;許增超;王冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京源深節(jié)能技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 北京卓嵐智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 李景輝

本發(fā)明提供了一種功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法，用于控制直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的功率，所述功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法包括：確定風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的空氣密度ρ；根據(jù)所述空氣密度ρ計(jì)算實(shí)時(shí)的K_opt，K_opt為最優(yōu)模態(tài)增益；根據(jù)實(shí)時(shí)的最優(yōu)模態(tài)增益K_opt下發(fā)相適應(yīng)的扭矩值T_m，控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩ω，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制在最佳葉尖速比相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)扭矩。本發(fā)明根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，精確控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，能夠使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制在最佳葉尖速比相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)扭矩附近，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)最佳風(fēng)功率追蹤，從而提高機(jī)組的發(fā)電量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的功率控制方法，即功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)從風(fēng)中所能獲得的能量只要取決于風(fēng)速和空氣密度的大小。風(fēng)機(jī)的發(fā)電功率P＝T_opt*ω,而T_m＝K_opt*ω²＝πρR⁵C_P/2λ_opt³*ω²，T_m是發(fā)電機(jī)扭矩，ω是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，機(jī)組在最初設(shè)計(jì)階段就確定了最佳風(fēng)能吸收系數(shù)C_p，也就確定了最佳葉尖速比λ_opt。在現(xiàn)有的直驅(qū)式風(fēng)機(jī)控制策略中，風(fēng)機(jī)的機(jī)型是按標(biāo)準(zhǔn)空氣密度1.225kg/m³來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，最優(yōu)模態(tài)增益K_opt為定值(K_opt＝135746)。但是在實(shí)際應(yīng)用中沒(méi)有考慮到空氣密度變化對(duì)風(fēng)機(jī)控制的影響，會(huì)偏離風(fēng)機(jī)的最佳葉尖速比，無(wú)法獲得最優(yōu)的發(fā)電效率。即使是同一個(gè)風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)機(jī)的地理位置、排布方式、晝夜變化、季節(jié)變化都會(huì)對(duì)空氣密度產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)空氣密度發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的機(jī)械扭矩就會(huì)發(fā)生變化，若此時(shí)電磁扭矩設(shè)定值仍以定值加以控制，則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速ω將減小或者增大，此時(shí)葉尖速比將偏離λ_opt，不能維持最佳C_p。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問(wèn)題：發(fā)電機(jī)扭矩計(jì)算過(guò)程中，沒(méi)有考慮到當(dāng)?shù)乜諝饷芏茸兓l(fā)電機(jī)扭矩仍然以定值控制，不能得到理想的發(fā)電機(jī)功率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法，以得到理想的發(fā)電機(jī)功率。

為此，本發(fā)明提出一種功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法，用于控制直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組的功率，所述功率自適應(yīng)直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組控制方法包括：

確定風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的空氣密度ρ；

根據(jù)所述空氣密度ρ計(jì)算實(shí)時(shí)的K_opt，K_opt為最優(yōu)模態(tài)增益；

根據(jù)實(shí)時(shí)的最優(yōu)模態(tài)增益K_opt下發(fā)相適應(yīng)的扭矩值T_m，控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩ω，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制在最佳葉尖速比相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

進(jìn)一步的，所述風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的空氣密度ρ的計(jì)算采用如下公式：

P＝P₀(5.3788H²×10^-9-1.1975H×10^-4+1) (1)

其中，P——風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的壓強(qiáng)，單位是帕；

P₀——海平面大氣壓，取值為101325，單位是帕；

H——風(fēng)電機(jī)組所在場(chǎng)地的海拔高度，單位為米；

ρ——為風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的密度，單位為kg/m³；

T——為風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境的絕對(duì)溫度。