[發明專利]基于最大不變槳風速范圍指標的風機有功功率控制方法

有效

• 申請號: 202011535198.5
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112664393B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 殷明慧;卜京;顧偉;陳載宇;周連俊;張劉冬;楊炯明;汪成根;鄒云;孫蓉;劉建坤;李強;彭云
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;江蘇金風科技有限公司;國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: F03D7/04
• 分類號: F03D7/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于最大不變槳風速范圍指標的風機有功功率控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，獲取風機相關參數，包括空氣密度ρ，風輪半徑R，額定轉速ω_N，槳距角狀態β，槳距角β對應的最大風能利用系數最佳葉尖速比功率指令P_cmd、風輪轉速ω；

步驟2，根據風機穩定性分析，獲取風機的最大不變槳風速范圍；具體過程包括：

風機的最大不變槳風速范圍定義如下：對于給定的功率指令P_cmd和槳距角β，存在一個風機僅通過風輪變速即可達到穩定平衡點的風速最大變化范圍，最大不變槳風速范圍的上邊界和下邊界分別為和并滿足如下關系：

式中，C_P為風能利用系數；

步驟3，建立不變槳風速范圍指標為：

式中，β_i表示槳距角，β_max為槳距角的最大值，v_u(β_i)、v_l(β_i)分別為槳距角為β_i時不變槳風速范圍的上邊界和下邊界，Δβ為槳距角的步長；

步驟4，基于最大不變槳風速范圍實現有功功率控制，具體包括：

步驟4-1，確定與最大不變槳風速范圍對應的風輪變速區間風輪變速區間的轉速上邊界即為保證風機安全運行的風機額定轉速ω_N，轉速下邊界與最大不變槳風速范圍下邊界相對應，計算公式為：

步驟4-2，根據風輪轉速信號ω與風輪變速區間之間的關系，確定槳距角指令β_ref，具體地：

當時，風機槳距角指令保持當前值不變；

當時，增大風機槳距角指令；

當時，減小風機槳距角指令；

在所述當時，增大風機槳距角指令，槳距角指令的具體確定形式為：

式中，K_uP、K_uI分別為上調槳距角過程中的比例系數和積分系數，為風輪變速區間的上邊界；

在所述當時，減小風機槳距角指令，槳距角指令的具體確定形式為：

式中，K_lP、K_lI分別為下調槳距角過程中的比例系數和積分系數，為風輪變速區間的下邊界。

2.根據權利要求1所述的基于最大不變槳風速范圍指標的風機有功功率控制方法，其特征在于，該方法還包括：

步驟5，基于所述不變槳風速范圍指標對最大不變槳風速范圍進行評價，進而對風機有功功率控制方法進行評價。

3.根據權利要求2所述的基于最大不變槳風速范圍指標的風機有功功率控制方法，其特征在于，步驟5所述基于所述不變槳風速范圍指標對最大不變槳風速范圍進行評價，進而對風機有功功率控制方法進行評價，具體包括：

獲取變槳動作量統計指標，建立變槳動作量統計指標與不變槳風速范圍指標的關系，若隨著不變槳風速范圍的增大，風機變槳動作量降低，則說明不變槳風速范圍指標有效，進而表明最大不變槳風速范圍有效，該風機有功功率控制方法有效。