[发明专利]一种垂直轴风力发电机组的控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电控制技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机组的控制方法和装置。

背景技术

垂直轴风力发电机组与水平轴风力发电机组相比，以其设计方法先进，风能利用率高，启动风速低，基本不产生噪音等优点，已逐渐重新被人们认识和重视，具有广泛的市场应用前景。目前对垂直轴风力发电机组研制技术还尚未成熟，通常主要集中在研制垂直轴风力发电机组的结构上，但是对垂直轴风力发电机组的控制技术的研制目前还较少。

接下来介绍现有技术中对垂直轴风力发电机组的一种控制方法。该控制方法是为了实现风力发电机组的最大功率控制。现有的控制垂直轴风力发电机组输出最大功率的方法一般是根据风力发电机组整机厂提供的转速n与功率p或风速v与功率p的对应关系曲线图，经离散化后制作成表格形式，将离散化的数值n、v、p存入控制装置的存储器中供查表使用，根据控制装置采集到的风机转速或风速的信号值，通过对制作的表格进行查询，由此得出采集到的风机转速或风速所对应的功率值，将通过查询表格得到的功率值作为设定的功率值下发给变流器，通过变流器来控制发电机的电磁转矩，调整发电机的转速，使机组转速跟随风速的变化改变，保持基本恒定的最佳叶尖速比，风能利用系数最大，从而实现风机组运行时输出最大功率。

本发明的发明人在实现本发明的控制方法的过程中发现，现有的控制方法至少存在以下技术缺陷：对风力发电机组整机厂提供的对应关系曲线图中的数据n、v、p离散化后得到具体的数值，这需要建立多维数组并存储，故产生的数据量很大，而且通过查询表格获得某一转速或风速下对应的功率值也并不是最大的功率参考值，实用性不强；对于风力发电机组的不同机型，转速与功率或风速与功率的对应关系曲线也不同，仍需重新对多维数组赋值，故现有的控制方法不能实现所有机型的通用，兼容性较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种垂直轴风力发电机组的控制方法和装置，用于实现对垂直轴风力发电机组的功率控制，实用性和通用性很强。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种垂直轴风力发电机组的控制方法，包括：

获取垂直轴风力发电机组所处环境周围的风速和所述垂直轴风力发电机组的风轮转速；

判断所述风速是否大于额定风速，若所述风速小于所述额定风速，根据所述风速、所述风轮转速和风轮旋转半径计算第一叶尖速比；

根据最佳叶尖速比对所述第一叶尖速比进行修正，得到第二叶尖速比；

根据所述第二叶尖速比计算风能利用系数；

根据所述风能利用系数、风轮扫掠面积、所述风速和所述垂直轴风力发电机组所处环境周围的空气密度计算垂直轴风力发电机组产生的机械功率；

向变流器下发所述机械功率，通过所述变流器控制同步发电机的电磁转矩，调整同步发电机转速。

第二方面，本发明实施例还提供了一种垂直轴风力发电机组的控制装置，包括：

数据采集单元，用于获取垂直轴风力发电机组所处环境周围的风速和所述垂直轴风力发电机组的风轮转速；

判断单元，用于判断所述风速是否大于额定风速；

第一计算单元，用于当所述风速小于所述额定风速时，根据所述风速、所述风轮转速和风轮旋转半径计算第一叶尖速比；

修正单元，用于根据最佳叶尖速比对所述第一叶尖速比进行修正，得到第二叶尖速比；

第二计算单元，用于根据所述第二叶尖速比及其和风能利用系数关系计算风能利用系数；

第三计算单元，用于根据所述风能利用系数、风轮扫掠面积和所述垂直轴风力发电机组所处环境周围的空气密度计算垂直轴风力发电机组产生的机械功率；

发送单元，用于向变流器下发所述机械功率，通过所述变流器控制同步发电机的电磁转矩，调整同步发电机转速。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：