[發(fā)明專利]用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811138812.7
• 申請(qǐng)日: 2018-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110966142B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙勇;滿國(guó)佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): F03D7/00
• 分類號(hào): F03D7/00
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 曾世驍;王兆賡

本發(fā)明提供了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及裝置，所述方法包括以下步驟：計(jì)算不同風(fēng)速段下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)輸出電功率，其中，所述最優(yōu)輸出電功率為每個(gè)風(fēng)速段內(nèi)不同風(fēng)速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電功率的最大值，所述輸出電功率為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸功與銅耗之差；根據(jù)與計(jì)算的不同風(fēng)速段下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)輸出電功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來(lái)求取最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制。本發(fā)明以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際輸出功率最大為目標(biāo)，在各個(gè)風(fēng)速段上進(jìn)行轉(zhuǎn)矩的線性控制并考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的銅耗，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的實(shí)際輸出功率得到優(yōu)化，從而提高了發(fā)電功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在發(fā)電階段的控制策略主要分為兩方面：一是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率以下部分，在不同風(fēng)速段通過(guò)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制來(lái)實(shí)現(xiàn)盡可能多的捕捉風(fēng)能以用于發(fā)電；二是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定功率以上部分，通過(guò)變槳限制發(fā)電功率同時(shí)控制整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的載荷。

現(xiàn)有技術(shù)中，最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩控制是根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特性曲線來(lái)計(jì)算不同風(fēng)速下的最優(yōu)葉尖速比，并通過(guò)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩來(lái)間接控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作在最優(yōu)葉尖速比的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大軸功輸出。可見(jiàn)，目前最優(yōu)的轉(zhuǎn)矩控制是基于最大風(fēng)能吸收率進(jìn)行控制以獲得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主軸的最大軸功，由此帶來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最大發(fā)電量。然而，現(xiàn)有的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制由于沒(méi)有考慮到在控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)矩的同時(shí)也控制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電流，即忽略了對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的銅耗的控制。一般情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電量不僅取決于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸功，還取決于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身的損耗，也就是說(shuō)，實(shí)際發(fā)電量要比在軸功的基礎(chǔ)上減去損耗。因此，理論上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組捕獲的最大軸功并非對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)際輸出的最大發(fā)電量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端，提出了一種用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法及裝置。

本發(fā)明的一方面提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制方法，所述方法包括以下步驟：計(jì)算不同風(fēng)速段下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)輸出電功率，其中，所述最優(yōu)輸出電功率為每個(gè)風(fēng)速段內(nèi)不同風(fēng)速點(diǎn)對(duì)應(yīng)的不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電功率的最大值，所述輸出電功率為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的軸功與銅耗之差；根據(jù)與計(jì)算的不同風(fēng)速段下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)輸出電功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來(lái)求取最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述計(jì)算不同風(fēng)速段下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)輸出電功率的步驟包括：針對(duì)每個(gè)風(fēng)速段，遍歷其中所有風(fēng)速點(diǎn)，并計(jì)算每個(gè)風(fēng)速點(diǎn)和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的輸出電功率，并將計(jì)算的輸出電功率的最大值作為該風(fēng)速段的最優(yōu)輸出電功率。

優(yōu)選地，所述計(jì)算每個(gè)風(fēng)速點(diǎn)和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的輸出電功率的步驟包括：計(jì)算每個(gè)風(fēng)速點(diǎn)和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的風(fēng)能捕獲系數(shù)，并基于所述風(fēng)能捕獲系數(shù)計(jì)算每個(gè)風(fēng)速點(diǎn)和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的軸功：確定與所述軸功對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)確定的轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩下的銅耗；計(jì)算所述軸功與銅耗的差值，并將所述計(jì)算的差值確定為該風(fēng)速點(diǎn)和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下的輸出電功率。

優(yōu)選地，所述根據(jù)確定的轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩下的銅耗的步驟包括：根據(jù)確定的轉(zhuǎn)矩計(jì)算出對(duì)應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電流，并根據(jù)所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電流求取對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)矩下的銅耗。

優(yōu)選地，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電流基于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子磁鏈、極對(duì)數(shù)以及所述確定的轉(zhuǎn)矩計(jì)算得出。

優(yōu)選地，所述根據(jù)與計(jì)算的不同風(fēng)速段下的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)輸出電功率對(duì)應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來(lái)求取最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線以對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制的步驟包括：對(duì)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速進(jìn)行曲線擬合以得出用于對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線；求取所述最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線對(duì)應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線公式，并通過(guò)所述最優(yōu)轉(zhuǎn)矩控制曲線公式來(lái)計(jì)算與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的當(dāng)前轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩；根據(jù)所述與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的當(dāng)前轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最優(yōu)轉(zhuǎn)矩對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制。