一种风力发电机组最佳风能捕获方法
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电机组最佳风能捕获方法，该方法以转速-转矩表法为基础，结合爬山搜索法确定风力发电机组合适转速，实现最佳风能捕获；同时，结合长时间数据统计，对转速-转矩表进行微调，缩短系统确定最佳转速的时间，增加了机组发电量；本发明简单、计算量小，而且统计机组对每次相应转速下施加的最终转矩扰动值，在转矩长时间向特定方向调整时，控制器对转速-转矩表进行微调，减少寻找最优转速时间。
【专利说明】一种风力发电机组最佳风能捕获方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风电领域，尤其涉及一种风力发电机组最佳风能捕获方法。
【背景技术】
[0002]风力发电过程为:风力发电机组通过叶片吸收风能，将风能转换为机械能并通过主轴、齿轮箱(部分机组没有)传递给发电机，发电机将机械能转换为电能，通过变流器、箱式变电站将电能输送到电网。
[0003]风力发电机组输出电能的多少与其捕获风能的多少有密切的关系。风力发电机组工作在额定风速以下时，提高机组风能捕获能力，可以使机组捕获更多的风能，将更多的风能转换为电能，提高机组的发电量。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种风力发电机组最佳风能捕获方法，该方法以转速-转 矩表法为基础，结合爬山搜索法确定风力发电机组合适转速，实现最佳风能捕获；同时，结合长时间数据统计，对转速-转矩表进行微调，缩短系统确定最佳转速的时间，增加机组工作在最佳风能捕获状态的时间，从而增加了机组发电量。
[0005]本发明的工作原理为:风力发电机组正常运行时吸收风能而产生的机械功率与风速关系如下:
[0006]Pm = ^pACpV3 (1)
[0007]式中:Pm为机械功率，P为空气密度，A为风轮扫略面积，Cp为风能利用系数，V为风速。
[0008]机组运行过程中，(I)式中P 4为固定值，不受机组控制影响，因此可知，在风速V一定的情况下，提高风力发电机组捕获风能的途径就是提高风能利用系数Cp。风能利用系数Cp与风力发电机组叶片顶端线速度与风速的比值(叶尖速比)λ，桨距角β有密切关系；在额定风速以下时，桨距角β保持为0，可以通过调整叶尖速比λ实现最佳风能捕获。
[0009]通常情况下，风力发电机组设计之初会通过仿真计算出机组最佳尖速比，在机组实际的运行中，控制机组实际尖速比无限靠近最佳尖速比即可实现最佳风能捕获。
[0010]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0011]一种风力发电机组最佳风能捕获方法，包括以下步骤:
[0012](I)基于最佳尖速比计算风力发电机组风轮转速与发电机转矩的关系曲线，即转速-转矩表；
[0013](2)风力发电机组的控制器固化转速-转矩表，实现风能追踪；
[0014](3)采用爬山搜索法对转速-转矩控制方案进行修正；
[0015](4)统计机组对每次相应转速下施加的最终转矩扰动值，在转矩长时间向特定方向调整时，控制器对转速-转矩表进行微调，减少寻找最优转速时间。
[0016]所述步骤(1)中，具体步骤如下:[0017]a)计算特定风速下对应最佳风能捕获时的风轮转速W ;由W，结合机组齿轮箱变t匕，获得机组发电机转速R ;计算公式如式(2)
[0018]
【权利要求】
1.一种风力发电机组最佳风能捕获方法，其特征是:包括以下步骤: (1)基于最佳尖速比计算风力发电机组风轮转速与发电机转矩的关系曲线，即转速-转矩表； (2)风力发电机组的控制器固化转速-转矩表，实现风能追踪； (3)采用爬山搜索法对转速-转矩控制方案进行修正； (4)统计机组对每次相应转速下施加的最终转矩扰动值，在转矩长时间向特定方向调整时，控制器对转速-转矩表进行微调，减少寻找最优转速时间。
2.如权利要求1所述的一种风力发电机组最佳风能捕获方法，其特征是:所述步骤(1)中，具体步骤如下: a)计算特定风速下对应最佳风能捕获时的风轮转速W;由W，结合机组齿轮箱变比，获得机组发电机转速R ;计算公式如式(2)
3.如权利要求1所述的一种风力发电机组最佳风能捕获方法，其特征是:所述步骤(3)中，具体方法为:在风力发电机组转矩控制值上增加转扰动值Λ ω，并观测功率的变化，若功率增加，则扰动的方向不变，否则，改变扰动方向。
4.如权利要求3所述的一种风力发电机组最佳风能捕获方法，其特征是:所述步骤(3)中，对Δω的取值引入反馈和比例控制环节，增加控制的稳定性，减少调节时间，通过式(5)、(6)方式计算Δ ω的值:
【文档编号】F03D7/00GK103603771SQ201310559981
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】李广伟, 杜书旺, 吴得宗, 谭启胜 申请人:北车风电有限公司