定速定桨风机并网功率模型建模方法

摘要

定速定桨风机并网功率模型建模方法。本发明公开一种变桨风力发电机组轮毂与低速轴连接处的最优阻力矩动态优化方法。本发明通过等效推导，推导出在低于额定风速下风力发电机组动态阻力矩优化设计方法，并给出解析表达式。该方法通过将风轮转速加速度反馈回力矩输入端，有效的提高风轮转速动态响应能力。相对于目前的普遍采用的自寻优方法明显降低由转动惯量巨大导致的最大功率追踪动态响应性能降低的影响，同时并不改变传统自寻优追踪控制的稳态精确追踪性能，有效的提升了风轮的最大功率追踪能力。

主权项

定速定桨风机并网功率模型建模方法，其特征是利用定速定桨风机转速基本恒定的特点，通过分析风轮气动特性、转动方程及电机电磁力矩变化特性相关因素，在其工作转速附近进行线性化的方法，利用等效滤波器的方式建立定桨风机并网功率滤波器模型，其具体特征在于并网有功功率P_e与风轮气动功率P_b的滤波特性在任意工作点(ω₀,T_e(ω₀))附近较小的邻域内可近似等效为：$\frac{P_e\left(s\right)}{P_b\left(s\right)}\approx \frac{\eta }{\frac{J\eta }{N^2}\frac{{\omega }_0}{2K_1{\omega }_0+K_2}s+1}$式中ω₀表示发电机转速工作点；T_e(ω₀)表示电磁力矩；T′_e(ω₀)表示T_e(ω₀)在ω₀处的导数；J表示低速轴等效转动惯量；N表示刚性齿轮箱传动比；η表示传动系统传动效率；其中$\left\{\begin{array}{c}{K}_1={T_e}^{\prime }\left({\omega }_0\right)\\ K_2=T_e\left({\omega }_0\right)-{T_e}^{\prime }\left({\omega }_0\right){\omega }_0\end{array}\right.;$输入风功率P_v与并网有功功率P_e在任意工作点(ω₀,T_e(ω₀))附近较小的邻域内的等效滤波传递函数为：$\frac{P_e\left(s\right)}{P_v\left(s\right)}\approx \frac{{\mathrm{\eta C}}_p}{\frac{J\eta }{N^2}\frac{{\omega }_0}{2K_1{\omega }_0+K_2}s+1}$式中C_P表示风能利用系数。