一种失速型风力发电机组的控制方法

摘要

一种失速型风力发电机组的控制方法，通过增加全功率变流器，与控制系统的配合，完成由定速定桨型控制到变速定桨型控制方式的转变，并且通过计算得出改进后的控制系统风速-功率曲线以及转速-转矩控制曲线，使得风电机组在低风速段较宽的转速范围内均可实现最大风能利用系数，在高风速下机组主动控制，对于提升失速型机组的发电效率有很好的经济性。

主权项

一种失速型风力发电机组的控制方法，其特征在于，所述的控制方法的步骤如下：1)由定桨距失速型风力发电机组的风速‑功率曲线，计算出风速‑C_p曲线，并将风速‑C_p曲线上的最大值记录为C_pmax，$C_p=\frac{2\times P}{\rho \times S\times v^3}---\left(1\right)$式中：C_p为风能利用系数，P为功率，ρ为空气密度，S为风轮扫风面积，v为风速；2)把控制系统在额定风速以下能够实现最大风能利用系数追踪阶段的风速下限记为v₁，上限记为v₂；3)计算出v₁～v₂风速段对应的功率，计算方式如下式(2)所示；$P=\frac{1}{2}\times \rho \times S\times v^3\times C_{pmax}---\left(2\right)$v₁～v₂风速段通过对转速的控制来跟踪最佳风速‑C_p曲线，以捕获最大风能利用系数C_pmax；v₁～v₂以外的风速段由于受到发电机性能和叶片失速特性的限制，风速‑功率曲线与失速型机组原风速‑功率曲线相同，故额定风速以下的v₁～v₂风速段是发电能力提升的阶段；4)当风速为v₂时，发电机转速可达到额定转速ω_r，由此计算出v₁～v₂风速段的转速‑转矩比例系数K_opt；$K_{opt}=\frac{P}{{{\omega }_r}^3}---\left(3\right)$ω_r为发电机额定转速；5)由步骤3)计算出的功率P和步骤4)计算出的比例系数K_opt，共同计算v₁～v₂风速段任意风速下的发电机转速ω；$\omega =\sqrt[3]{\frac{P}{K_{opt}}}---\left(4\right)$6)在v₁～v₂风速段，由步骤4)计算出的比例系数K_opt和步骤5)计算出的转速ω共同计算出任意转速下需要控制的发电机转矩；T＝K_opt×ω²         (5)T为发电机转矩；7)对于v₁～v₂以外的风速段，计算出需要控制的发电机转矩；$T=\frac{P}{\omega }---\left(6\right)$由以上过程即得出定速定桨型风电机组在增加全功率变流器后，通过计算得到变速定桨型控制方式下的风速‑功率曲线以及转速‑转矩控制曲线。