[发明专利]一种无风速传感器下的风力发电系统功率追踪方法

权利要求书

1.一种无风速传感器下的风力发电系统功率追踪方法，其特征在于，在风力发电系统的功率特性未知的情况下，进行如下步骤追踪所述风力发电系统在变风速下的最大功率点：

步骤1：根据所述风力发电系统发电机的选型，建立风力发电系统最大功率追踪控制的运动方程；

步骤2：采用变步长算法，对变风速下的风力发电系统的输出功率P和风轮转速ω_r进行迭代优化，进行风力发电系统最大功率点的跟踪，并计算得到最优叶尖速比λ_opt，并将其作为叶尖速比的参考值带入模糊控制器中；

步骤3：采用模糊控制器作为风力发电系统的功率控制器，所述模糊控制器采用二维控制结构，以风力发电系统的叶尖速比的误差e和误差变化率ec为输入，以风力发电系统的定子侧调整电压u的变化量Δu作为输出，制定出相应的模糊规则，并将模糊控制器的输出进行解模糊运算，得到相应的准确变量；

步骤4：根据定子侧调整电压u的变化量Δu调整发电机转速，控制发电机转速向最大功率输出下的额定转速靠近，间接实现控制跟踪风力发电系统的风轮转速ω_r，opt以及对风力发电系统的最大功率进行追踪。

2.如权利要求1所述的风力发电系统功率追踪方法，在所述步骤1中，首先建立电机电磁转矩表达式：

上式中，参数p是发电机极对数，m是发电机的相数，u是发电机输出电压，也即定子侧调整电压，c为发电机修正系数，ω_g是发电机转速，ω₁是发电机的同步转速，r₁、x₁是发电机定子绕组的电阻和漏抗，r₂、x₂是发电机转子绕组的电阻和漏抗；

然后，建立如下发电机运动方程：

其中，参数T_m是风轮的气动转矩，T_e是电机的电磁转矩，μ_e是电机侧阻尼系数，J_g是发电机转动惯量，具体地，风轮的气动转矩T_m可通过如下表示式计算：

其中，参数P表示风力发电系统的输出功率，ρ是空气密度，R是风轮半径，υ是风速，ω_r是风轮转速，C_p(λ，β)是风能利用系数，是桨距角β和叶尖速比λ的函数，可以按如下公式计算风能利用系数C_p(λ，β)：

在额定风速以下，桨距角β通常为零，即β＝0；叶尖速比λ的计算表达式为：

λ＝Rω_r/υ