[发明专利]一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机组控制技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置。

背景技术

现有商用变速变桨风力发电机组，通常采用如图1所示的转速转矩控制原理，以实现对风力发电机组的控制。

具体来说，将风力发电机组的运行分为4个控制区域，其中，区域I为恒转速控制，区域II为最大风能捕获控制，区域III为恒转速控制，区域IV为恒功率控制。区域I、区域II和区域III为非全功率控制区域，区域IV为全功率控制区域。

当风力发电机组的叶片为典型叶片，且其在传统定义的最佳桨距角度0°，即传统最优桨距角度的状态下，叶尖速比λ与风能利用系数C_p之间的关系，即最优风能利用系数曲线，如图2所示。现有技术通常以区域II的控制为重点，以将风力发电机组的运行状态维持在如图2中所示的最大风能利用系数点C_p(λ_opt，β₀)附近为目标，从而获取最大风能。其中，λ_opt表示最大风能利用系数点的叶尖速比，β₀表示最大风能利用系数点的桨距角度。但是如图3所示，在非全功率控制区域内，区域I和区域III所占比例并不比区域II小。因此，提高区域I和区域III的风能捕获能力对风力发电机组发电效率的提升也具有重要影响。然而，目前并没有用以提高区域I和区域III的风能捕获能力的技术方案。

综上所述，现有技术缺少一种提高区域I和区域III的风能捕获能力的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法及装置，以提高区域I和区域III的风能捕获能力。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制方法，包括：

获取风力发电机组的实际功率；

如果所述风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与所述实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

其中，所述功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，所述角度-风能利用系数曲线为：表示所述桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。

优选的，所述方法包括：

确定所述区域I与区域II间过渡区域的功率为第一功率；

如果所述实际功率小于所述第一功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域I内。

优选的，所述方法包括：

确定区域II和所述区域III间过渡区域的功率为第二功率，所述区域III与区域IV间过渡区域的功率为第三功率；

如果所述实际功率大于所述第二功率且所述实际功率小于所述第三功率，则确定所述风力发电机组运行于所述区域III内。

优选的，所述方法还包括：

如果所述风力发电机组运行于所述区域I内预先确定的突变区域或者所述区域III内预先确定的突变区域，则利用与所述实际功率对应的突变区域内的第四功率和第五功率进行插值计算，以获取目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

其中，所述第四功率为与所述实际功率对应的突变区域内最大的运行功率，所述第五功率为与所述实际功率对应的突变区域内最小的运行功率。

优选的，所述突变区域的预先确定过程包括：

将所述角度-风能利用系数曲线进行分段，以获取与所述桨距角度对应的N条连续的分段曲线，N为正整数；

按照预设标准分别在第i条分段曲线选取第一过渡点，在第i+1条分段曲线上选取第二过渡点，i为正整数，且1≤i≤N；

确定所述第一过渡点和所述第二过渡点间的曲线为突变区域。

一种风力发电机组最大风能捕获的变桨控制装置，所述装置包括获取模块和第一控制模块，其中：

所述获取模块，用于获取风力发电机组的实际功率；

所述第一控制模块，用于如果所述风力发电机组运行于区域I或区域III内，则利用功率-角度对应关系确定与所述实际功率对应的桨距角度为目标桨距角度，并利用所述目标桨距角度对所述风力发电机组进行相应的控制；

其中，所述功率-角度对应关系为利用角度-风能利用系数曲线确定的，所述角度-风能利用系数曲线为：表示所述桨距角度对应的风能利用系数曲线与最优风能利用系数曲线的重合部分，与该桨距角度的对应关系的曲线。