[发明专利]功率自适应直驱式风电机组控制方法

说明书

本发明提供了一种功率自适应直驱式风电机组控制方法，用于控制直驱式风电机组的功率，所述功率自适应直驱式风电机组控制方法包括：确定风电机组工作环境的空气密度ρ；根据所述空气密度ρ计算实时的K_opt，K_opt为最优模态增益；根据实时的最优模态增益K_opt下发相适应的扭矩值T_m，控制发电机的转矩ω，使发电机转矩控制在最佳叶尖速比相对应的电动扭矩。本发明根据当地情况对参数进行实时修正，精确控制发电机的转矩，能够使发电机转矩控制在最佳叶尖速比相对应的电动扭矩附近，实现风力机最佳风功率追踪，从而提高机组的发电量。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种直驱式风电机组的功率控制方法，即功率自适应直驱式风电机组控制方法。

背景技术

风力发电机从风中所能获得的能量只要取决于风速和空气密度的大小。风机的发电功率P＝T_opt*ω,而T_m＝K_opt*ω²＝πρR⁵C_P/2λ_opt³*ω²，T_m是发电机扭矩，ω是发电机转速，机组在最初设计阶段就确定了最佳风能吸收系数C_p，也就确定了最佳叶尖速比λ_opt。在现有的直驱式风机控制策略中，风机的机型是按标准空气密度1.225kg/m³来进行设计的，最优模态增益K_opt为定值(K_opt＝135746)。但是在实际应用中没有考虑到空气密度变化对风机控制的影响，会偏离风机的最佳叶尖速比，无法获得最优的发电效率。即使是同一个风场，风机的地理位置、排布方式、昼夜变化、季节变化都会对空气密度产生很大的影响。当空气密度发生变化时，对应的机械扭矩就会发生变化，若此时电磁扭矩设定值仍以定值加以控制，则发电机转速ω将减小或者增大，此时叶尖速比将偏离λ_opt，不能维持最佳C_p。

综上所述，现有技术中存在以下问题：发电机扭矩计算过程中，没有考虑到当地空气密度变化，发电机扭矩仍然以定值控制，不能得到理想的发电机功率。

发明内容

本发明提供一种功率自适应直驱式风电机组控制方法，以得到理想的发电机功率。

为此，本发明提出一种功率自适应直驱式风电机组控制方法，用于控制直驱式风电机组的功率，所述功率自适应直驱式风电机组控制方法包括：

确定风电机组工作环境的空气密度ρ；

根据所述空气密度ρ计算实时的K_opt，K_opt为最优模态增益；

根据实时的最优模态增益K_opt下发相适应的扭矩值T_m，控制发电机的转矩ω，使发电机转矩控制在最佳叶尖速比相对应的电动转矩。

进一步的，所述风电机组工作环境的空气密度ρ的计算采用如下公式：

P＝P₀(5.3788H²×10^-9-1.1975H×10^-4+1) (1)

其中，P——风电机组工作环境的压强，单位是帕；

P₀——海平面大气压，取值为101325，单位是帕；

H——风电机组所在场地的海拔高度，单位为米；

ρ——为风电机组工作环境的密度，单位为kg/m³；

T——为风电机组工作环境的绝对温度。