[發明專利]一種利用大型風力機慣性的最大風能捕獲控制方法

有效

• 申請號: 201910088077.1
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109707565B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 岑麗輝;陳佳;桂凱;陳曉方
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 張勇

1.一種利用大型風力機慣性的最大風能捕獲控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：預知風速信息；

S2：離線確定切換區間、切換點；

S3：在風速上升階段，利用先進控制方法進行快速風力機控制，以進行最大功率點跟蹤，在風速下降階段，采用最優轉矩法，使風力機保持緩慢變化的特點，利用了風力機由于慣性而具有的動能，提高風能捕獲能力，其中，

所述風速下降階段的控制方法選擇最優轉矩法，依靠系統本身的特性進行轉速調節，所述最優轉矩法的控制輸入設定為：

其中λ_opt為最佳葉尖速比，為最大風能利用系數，w_r為風輪轉速，T_g為發電機轉矩，即為控制輸入量，C_p為風能利用系數，葉尖速比λ表達式為：所述風速上升階段的控制方法選擇相對于傳統的風力機控制方法具有快速性的先進控制方法，跟蹤參考值的調節時間更短，風能捕獲效果更好，而對于風速下降階段采取的最優轉矩法，其考慮了由于慣性而具有的動能，因此相對于一般的最大功率點跟蹤，風速下降階段對應的參考最優功率將得到提升，其不僅僅與風速有關，還與已存在的由于慣性而具有的動能相關，具體的表達形式如下：

其中，P_opt是一般最大功率點跟蹤的參考最優功率值，P_kinetic是已存在的由于慣性而具有的動能。

2.根據權利要求1所述的一種利用大型風力機慣性的最大風能捕獲控制方法，其特征在于，該控制方法基于風速已知的前提，所述風力機為單質量塊模型，其傳動鏈方程如下：

其中

其中，R為風輪半徑，v為風速，ρ為空氣密度，w_r為風輪轉速，T_r為風輪轉矩，T_g為發電機轉矩，即為控制輸入量，J_r，J_g分別為轉子側轉動慣量和發電機側轉動慣量，C_r，C_g分別為轉子側阻尼系數和發電機側轉動慣量，n_g為齒輪箱變速比，C_p為風能利用系數，葉尖速比λ表達式為：

3.根據權利要求1所述的一種利用大型風力機慣性的最大風能捕獲控制方法，其特征在于，初始條件皆設定為風速上升階段，即控制輸入為先進控制方法的控制輸入，所述切換區間的確定準則是：只判斷較大區間的風速下降情況為風速下降階段，除此以外歸于風速上升階段的情況。

4.根據權利要求1到3任一項所述的一種利用大型風力機慣性的最大風能捕獲控制方法，其特征在于，所述先進控制方法為滑模控制。