[發明專利]一種風力發電機最大功率跟蹤控制方法

在審

• 申請號: 202210177796.2
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114607559A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 朱瑛;郭旭濱;滕德紅;黃蔓云;周亦洲;陳勝;韓海騰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03D7/02
• 分類號: F03D7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

1.一種風力發電機最大功率跟蹤控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：使用電流給定最大功率跟蹤測試獲得發電機的效率與轉速的關系；

S2：設置判斷發電機是否運行在最大功率點的判斷條件；

S3：使用變步長爬山搜索法控制發電機組運行的功率與最大功率的差值在預設范圍內，并時刻檢測發電機運行點是否滿足最大功率點判斷條件；

S4：當運行點滿足最大功率點判斷條件時，計算此時包含發電機效率的風速與風力機轉速的最佳功率比例系數，將發電機控制模式由爬山搜索法切換至功率反饋法，并持續使用功率反饋法進行最大功率點跟蹤。

2.根據權利要求1所述的一種風力發電機最大功率跟蹤控制方法，其特征在于，所述步驟S1中，發電機總損耗功率P_loss和損耗轉矩T_loss用公式(1)表示：

式中，C和C₂分別為兩常數，其中，C包含發電機機械損耗、雜散損耗和鐵損中的遲滯損耗三者對應的轉矩，C₂為全局渦流損耗系數，ω為發電機的轉速，發電機最佳q軸電流最佳給定值i_q^*為：

式中，n_p為發電機極對數，ψ_f為永磁磁鏈，k為根據發電機空氣動力特性所獲得的風速與風力機轉速的比例系數；

利用式(2)進行發電機q軸電流i_q給定的最大功率跟蹤測試，通過給定不同的損耗轉矩T_loss測試得出當前風速下的最大輸出功率，并記錄此時的損耗轉矩T_loss1和轉速ω₁，同理，給定另一風速重復上述步驟，可獲得另一組損耗轉矩T_loss2和轉速ω₂，根據測試結果計算得到下列方程：

求解式(3)得常數C和C₂，再根據式(1)得發電機總損耗功率與轉速的關系式；

并且，永磁同步發電機的效率η公式如下：

式中，P_out為發電機的輸出功率，P_loss為發電機總損耗，發電機采用i_d＝0的控制方式和忽略IGBT變流器損耗，將發電機的輸出功率近似等于直流側所測量的功率P_dc，式(4)變形為：

結合式(1)得效率與轉速的關系式。

3.根據權利要求2所述的一種風力發電機最大功率跟蹤控制方法，其特征在于，所述步驟S2中，判斷風電機組是否運行至最大功率點由式(6)確定：

式(6)中，Δω(k-j)為第k-j時刻的機組轉速與上一時刻轉速的變化量，j

為0～4的正整數；ΔP_dc(k-i)和ΔP_dc(k-i-1)分別為第k-i和k-i-1時刻的直流側功率與上一時刻直流側功率的變化量，i為0～3的正整數；set為一個預設的值，當連續5個時刻的轉速變化量達到要求，且在該5個時刻內任意兩連續時刻的直流側功率差之積小于0，則判斷此時風電機組達到最大功率點。