[发明专利]用于风力发电机组的控制方法及装置

说明书

本发明提供了一种用于风力发电机组的控制方法及装置，所述方法包括以下步骤：计算不同风速段下的风力发电机组的最优输出电功率，其中，所述最优输出电功率为每个风速段内不同风速点对应的不同转速下的风力发电机组的输出电功率的最大值，所述输出电功率为风力发电机组的轴功与铜耗之差；根据与计算的不同风速段下的风力发电机组的最优输出电功率对应的最优转矩和转速来求取最优转矩控制曲线以对风力发电机组进行控制。本发明以风力发电机组的实际输出功率最大为目标，在各个风速段上进行转矩的线性控制并考虑风力发电机组的铜耗，使得风力发电机组的实际输出功率得到优化，从而提高了发电功率。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地讲，涉及一种用于风力发电机组的控制方法及装置。

背景技术

风力发电机组在发电阶段的控制策略主要分为两方面：一是在风力发电机组额定功率以下部分，在不同风速段通过最优转矩控制来实现尽可能多的捕捉风能以用于发电；二是在风力发电机组额定功率以上部分，通过变桨限制发电功率同时控制整个风力发电机组的载荷。

现有技术中，最优的转矩控制是根据风力发电机组的特性曲线来计算不同风速下的最优叶尖速比，并通过控制风力发电机组的转矩来间接控制风力发电机组的转速，使风力发电机组工作在最优叶尖速比的状态，从而实现风力发电机组的最大轴功输出。可见，目前最优的转矩控制是基于最大风能吸收率进行控制以获得风力发电机组的主轴的最大轴功，由此带来风力发电机组的最大发电量。然而，现有的最优转矩控制由于没有考虑到在控制风力发电机组的转矩的同时也控制了风力发电机组的电流，即忽略了对风力发电机组的铜耗的控制。一般情况下，风力发电机组的发电量不仅取决于风力发电机组的轴功，还取决于风力发电机组本身的损耗，也就是说，实际发电量要比在轴功的基础上减去损耗。因此，理论上风力发电机组捕获的最大轴功并非对应的风力发电机组实际输出的最大发电量。

发明内容

本发明针对现有技术存在的弊端，提出了一种用于风力发电机组的控制方法及装置。

本发明的一方面提供了一种风力发电机组的控制方法，所述方法包括以下步骤：计算不同风速段下的风力发电机组的最优输出电功率，其中，所述最优输出电功率为每个风速段内不同风速点对应的不同转速下的风力发电机组的输出电功率的最大值，所述输出电功率为风力发电机组的轴功与铜耗之差；根据与计算的不同风速段下的风力发电机组的最优输出电功率对应的最优转矩和转速来求取最优转矩控制曲线以对风力发电机组进行控制。

优选地，所述计算不同风速段下的风力发电机组的最优输出电功率的步骤包括：针对每个风速段，遍历其中所有风速点，并计算每个风速点和对应转速下的输出电功率，并将计算的输出电功率的最大值作为该风速段的最优输出电功率。

优选地，所述计算每个风速点和对应转速下的输出电功率的步骤包括：计算每个风速点和对应转速下的风能捕获系数，并基于所述风能捕获系数计算每个风速点和对应转速下的轴功：确定与所述轴功对应的转矩，并根据确定的转矩来计算对应转矩下的铜耗；计算所述轴功与铜耗的差值，并将所述计算的差值确定为该风速点和对应转速下的输出电功率。

优选地，所述根据确定的转矩来计算对应转矩下的铜耗的步骤包括：根据确定的转矩计算出对应的风力发电机组的电流，并根据所述风力发电机组的电流求取对应转矩下的铜耗。

优选地，所述风力发电机组的电流基于风力发电机组的转子磁链、极对数以及所述确定的转矩计算得出。

优选地，所述根据与计算的不同风速段下的风力发电机组的最优输出电功率对应的最优转矩和转速来求取最优转矩控制曲线以对风力发电机组进行控制的步骤包括：对最优转矩和转速进行曲线拟合以得出用于对风力发电机组进行转矩控制的最优转矩控制曲线；求取所述最优转矩控制曲线对应的最优转矩控制曲线公式，并通过所述最优转矩控制曲线公式来计算与风力发电机组的当前转速所对应的最优转矩；根据所述与风力发电机组的当前转速对应的最优转矩对风力发电机组进行控制。