[發明專利]考慮湍流風速對轉速恢復影響的風機慣性響應控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011504391.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112628069B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 殷明慧;陳載宇;張正陽;卜京;周連俊;鄒云
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F03D7/00
• 分類號: F03D7/00;H02J3/38
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種考慮湍流風速對轉速恢復影響的風機慣性響應控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，獲取風機的結構參數和氣動參數；所述結構參數包括風輪半徑R、電磁轉矩上限T_lim、轉速下限ω_min，所述氣動參數包括空氣密度ρ，最優葉尖速比λ_opt、最大風能利用系數C_pmax、風機的實時轉速ω_r、平均風速v以及電網頻率偏差；

步驟2，檢測電網頻率偏差是否超過死區，若沒有，則啟動最大功率點跟蹤控制，否則風機啟動慣性響應控制，轉入步驟3；

步驟3，電磁功率設定模式選為頻率支撐模式，轉入步驟4；頻率支撐模式采用基于限轉矩的電磁功率設定，形式如下：

式中，ω_r0為慣性響應控制啟動前的風輪轉速，為最大功率點跟蹤控制下的最優增益系數，T_lim為風機電磁轉矩上限，ω_min為轉速下限；

步驟4，根據風機的實際轉速判斷是否滿足頻率支撐終止條件，若滿足，轉入步驟5，否則，轉入步驟3；頻率支撐終止條件為：

|Δω_r|＜γ

式中，Δω_r為兩個連續控制周期內風輪轉速變化量，γ為收斂閾值；

步驟5，將頻率支撐結束時的轉速作為判斷轉速恢復狀態的基準轉速的初始值，之后轉入步驟6；

步驟6，根據風機的實際轉速選擇轉速恢復階段的電磁功率設定模式：若將更新為當前轉速，同時電磁功率設定選擇風輪加速模式，否則電磁功率設定選擇風機鎮定模式，之后轉入步驟7；所述風輪加速模式對應的電磁功率指令P_e.ref設定形式為：

式中，C_p(λ_sub)為λ_sub對應的風能利用系數；

所述風機鎮定模式對應的電磁功率指令P_e.ref設定形式為：

式中，K_sub為次優功率曲線系數，其計算公式為：

步驟7，根據風機的實際轉速判斷是否滿足預設轉速恢復終止條件，若滿足，風機啟動最大功率點跟蹤控制，否則，轉入步驟6；

所述轉速恢復終止條件為：

式中，為下風機最大功率點對應轉速。

2.用于實現權利要求1 所述方法的考慮湍流風速對轉速恢復影響的風機慣性響應控制系統，其特征在于，所述系統包括依次執行的：

風機參數獲取模塊，用于獲取風機的結構參數和氣動參數；所述結構參數包括風輪半徑R、電磁轉矩上限T_lim、轉速下限ω_min，所述氣動參數包括空氣密度ρ，最優葉尖速比λ_opt、最大風能利用系數C_pmax、風機的實時轉速ω_r、平均風速v以及電網頻率偏差；

慣性響應控制啟動模塊，用于實時檢測電網頻率偏差是否超過死區，若超過，風機啟動慣性響應控制，之后轉入頻率支撐階段電磁功率設定模塊，否則，風機啟動最大功率點跟蹤控制；

頻率支撐階段電磁功率設定模塊，用于將電磁功率設定模式選為頻率支撐模式，轉入第一判斷模塊；

第一判斷模塊，用于根據風機的實際轉速判斷是否滿足頻率支撐終止條件，若滿足，轉入基準轉速初始化模塊，否則，轉入頻率支撐階段電磁功率設定模塊；

基準轉速初始化模塊，用于將頻率支撐結束時的轉速作為判斷轉速恢復狀態的基準轉速的初始值，之后轉入轉速恢復階段電磁功率設定模式選擇模塊；

轉速恢復階段電磁功率設定模式選擇模塊，用于根據風機的實際轉速選擇電磁功率設定模式：若將更新為當前轉速，同時電磁功率設定選擇風輪加速模式，否則電磁功率設定選擇風機鎮定模式，之后轉入第二判斷模塊；

第二判斷模塊，用于根據風機的實際轉速判斷是否滿足預設轉速恢復終止條件，若滿足，風機啟動最大功率點跟蹤控制，否則，轉入轉速恢復階段電磁功率設定模式選擇模塊。