直驱永磁同步风力发电机组风能捕获跟踪控制方法

摘要

本发明公布了一种直驱永磁同步风力发电机组风能捕获跟踪控制方法，属于风力发电机组运行控制技术领域。本发明控制方法包括如下步骤：首先，在机组启动并网刚开始发电的过程中，调节机组的转速ω；其次，风速改变时，根据风速传感器测量的风速的相对变化量增加或减少的方向，确定机组转速控制需要变化的增加或减少的方向，根据风速测量值相对量变化的大小，由叶尖速比λ计算表达式，计算确定转速所需要的控制变化量；再次，通过增加或减少机组输出功率的粗调节；最后，使风轮机吸收的机械功率P_m满足的条件，使机组运行于C_P-λ曲线的顶点或与其相当接近的点。本发明能实现对直驱永磁同步风力发电机组最大风能捕获的快速跟踪控制，提高机组的发电效益。

主权项

1.一种直驱永磁同步风力发电机组风能捕获跟踪控制方法，其特征在于包括如下步骤：第一步：判断风力发电机组转速需要调节的增加或减少的方向和调节量的大小，所述风力发电机组当前运行于风速为v₀、输出功率为P_e0、转速为ω₀的运行点，当当前风速v₀改变为v₁，调节如下：当v₁＞v₀则转速向增大的方向调节，当v₁＜v₀则转速向减小方向调节，风速变化量为Δv＝|v₁-v₀|，转速调节量的大小为Δω＝Δvλ_max/R，转第二步；当v₁＝v₀，直接转第三步，其中λ_max为最佳叶尖速比，R为叶轮半径，ω_opt为对应于叶轮的上游风速v的最佳转速，下同；第二步：采用第一步所述的转速调节量Δω得到转速指令ω_ref＝ω₀+Δω，输出功率指令采用输出功率指令P_ref和电网电压U得到输出电流指令将abc坐标下的输出电流指令I_ref进行坐标变换到同步旋转坐标dq坐标下的直轴电流给定值i_dref和交轴电流给定值i_qref，将直轴电流给定值i_dref和交轴电流给定值i_qref经过变频器调节风力发电机组使得风力发电机组的输出电流达到设定值，其中C_P为风能捕获系数，ρ为空气密度，S为风轮面积，P_m为机械功率；第三步：当风力发电机运行于调节后的转速ω₁＝ω₀+Δω，采用机械功率检验转速增加和减少的方向的线程：当趋于0，则保留转速变化方向，直致才停止，返回第一步；当在检验过程中风速已经变化到下一个新的值，则立即回到第一步。