[发明专利]一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法

说明书

本发明公开一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法。首先由风力机的最佳功率曲线以及无刷双馈发电机的机械角速度获得风力机输出的最大机械功率；然后根据发电机的运行状态参数确定发电机的损耗功率；通过分析发电机的功率流动，确定发电机发出的有功功率与风力机输出最大机械功率、损耗功率之间的关系，进而计算出该转速下的精确参考有功功率；最后将发电机参考有功功率输入到控制系统，实现最大风能跟踪控制。本发明不仅能确定精确的参考有功功率，使实际转速跟随上参考转速，而且能有效提高风能的吸收效率，增大输出功率，实现最大风能跟踪控制。

技术领域

本发明涉及一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法，属于无刷双馈电机发电控制技术领域。

背景技术

近几十年来，由于环境的恶化、化石能源的消耗以及全球变暖的影响，可再生能源的发展引起越来越多的关注。风能由于储量丰富、清洁无污染，已经成为很多国家首选的发展对象。为了充分利用风能，变速恒频风力发电系统因可提高风能利用效率，实现最大风能跟踪，得到了迅速发展。无刷双馈发电机使用的功率变换器容量小，没有电刷和滑环，系统的可靠性高、维护费用少，可实现有功和无功功率的解耦控制，已经成为当前的研究热点，在变速恒频风力发电领域颇具应用前景。

为了尽可能地捕获风能，风力发电系统常采用最大风能跟踪控制方法，包括爬山法、最佳叶尖比法、功率反馈法、最优转矩法等。对无刷双馈风力发电机而言，使用功率反馈法最大风能跟踪控制时系统输出功率脉动较小，效果最佳。然而由于系统损耗功率的影响，给定的参考有功功率不准确，发电机转速不能跟随参考转速，无法真正实现最大风能跟踪。

为了解决这个问题，本发明提出了一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法。

发明内容

发明目的：针对现有功率反馈法存在的给定参考有功功率不准确的问题，本发明提出了一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提出了一种无刷双馈发电机最大风能跟踪控制方法，具体步骤如下：

步骤一：由风力机的最佳功率曲线以及无刷双馈发电机的机械角速度ω_m，获得风力机输出的最大机械功率P_max；

步骤二：由发电机铜耗、铁耗以及机械损耗，计算发电机的损耗功率ΔP；

步骤三：由发电机发出的有功功率与风力机输出最大机械功率P_max、损耗功率ΔP之间的关系，计算发电机参考有功功率P_p^*；

步骤四：将发电机参考有功功率P_p^*输入到控制系统，实现最大风能跟踪控制。

其中，所述的发电机为无刷双馈发电机。

其中，步骤一中最大机械功率P_max的计算方法为：

式中k_opt为风力机最佳功率曲线系数。

其中，步骤二中发电机的损耗功率ΔP的计算方法为：

式中P_cu1为发电机功率绕组定子铜耗，P_fe为发电机铁耗，P_ms为发电机机械损耗；s_p和s_c分别为功率侧和控制侧的转差率。

其中，步骤三中发电机参考有功功率P_p^*的计算方法为：

式中P_cu2为发电机转子铜耗。