[发明专利]基于开关磁阻风力发电系统的最大功率自动跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于开关磁阻风力发电系统的最大功率跟踪控制方法。属于风力发 电领域。

本发明尤其涉及一种基于开关磁阻风力发电系统的利用开关磁阻控制器对开关磁 阻发电机励磁电流进行扰动控制的最大功率跟踪控制方法。

本发明尤其涉及一种基于开关磁阻风力发电系统的无需知道风轮机机械特性即可 自动实现最大功率输出的跟踪方法。

背景技术

由于受环境和能源问题所困，近年来风力发电技术得到了快速发展，成本也呈逐年 下降的趋势。考虑污染治理成本，风力发电的成本已降至接近燃煤发电成本。因此，风 力发电具有广阔的发展前景。

目前现场使用的风力发电系统多数采用普通异步感应发电机、同步发电机、直流发 电机和双馈发电机四种，此类发电机大都存在风能利用效率低、变速范围不够宽、需要 安装增速齿轮箱等缺点。开关磁阻发电机(简称SRG)为双凸极电机，定子、转子均为 凸极齿槽结构，定子上设有集中绕组，转子上既无绕组也无永磁体，由此带来变换器及 控制、驱动的简洁性。开关磁阻发电机的变速运行范围宽，低速运行性能好，电机结构 简单，可靠性高，电机的损耗小，运行效率高，输出为恒压直流电，易于并网，同时可 将齿轮箱省掉，提高了对风能的利用效率。但目前的开关磁阻风力发电系统中，为了实 现在各种风速下的最大输出功率，大多需要安装风速测量装置，通过测量风速实现控制 目标，或需在设计开关磁阻控制器前预先明确知道风轮机的机械特性，根据风轮机的转 速来实现最大功率输出。由于风轮机长时间运行会导致机械特性发生改变，因此这两种 实现方法除了增加投资外，还会在长期运行中偏离最大输出功率点，影响风能利用效率， 也未能充分发挥开关磁阻电机控制灵活的特点。

因此，设计一种无需安装风速测量装置、也无需知道风轮机机械特性即可实现开关 磁阻风力发电最大功率自动跟踪的控制方法，对解决开关磁阻风力发电实用化具有很重 要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有开关磁阻风力发电系统的缺陷，提出一种无 需安装风速测量装置、无需知道风轮机机械特性、能在现场使用的基于开关磁阻风力发 电系统的最大功率自动跟踪方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：该基于开关磁阻风力发电系统的最大功 率自动跟踪方法，其特征在于：开关磁阻控制器通过改变励磁电流值的大小，向开关磁 阻电机的励磁电流中注入扰动量Δi，通过设置在母线上的电压、电流传感器分别检测 输出母线的电压和电流信号，开关磁阻控制器通过电压和电流信号计算开关磁阻发电机 的输出功率，并根据发电机输出功率变化和发电机转速变化，自动调节励磁电流扰动量 Δi，使发电机输出功率始终稳定在最大值上；

电流传感器和电压传感器安装在母线上的滤波电容和负载之间；

开关磁阻控制器向开关磁阻电机的励磁电流中注入的扰动量Δi，用公式表示为：