[发明专利]多台风电机组并联运行的发电系统、功率控制系统和方法

权利要求书

1.一种用于多台风电机组并联运行的功率控制系统，所述多台风电机组包括连接至同一变频交流母线的M台并联运行的风电机组，其特征在于，还包括：

与所述变频交流母线连接的机侧变流器；

实时风速采集模块，用于采集连接至同一变频交流母线的M台风电机组的实时风速；

最大风能输出控制器，与实时风速采集模块连接，用于根据实时风速计算出能获得最佳风能输出的风力机群同一转速ω_opt；

机侧控制器，用于根据最佳的同一转速ω_opt控制机侧变流器实现M台风电机组的变速发电；

与M台风力机连接的电压传感器和电流传感器，用于采集各风力机的三相电压和电流值并输入变桨控制器；

变桨控制器，用于判断各台风力机的输出功率是否超过额定功率值并以此输出各台风力机的桨距角控制值；

所述变桨控制器用于根据实时采集的M台风电机组机侧的三相电压、电流值，计算出各台风电机组的实时输出功率，并分别与额定功率值作比较：对M台风电机组中实时输出功率小于额定功率值的机组，将其桨距角β赋值为0，使其继续运行于最佳风能捕获状态；对M台风电机组中实时输出功率大于额定功率值的机组，对其实时输出功率和额定功率值作差经过PID控制器调节输出桨距角控制值，使调节后的输出功率维持在额定功率值。

2.根据权利要求1所述的用于多台风电机组并联运行的功率控制系统，其特征在于，最大风能输出控制器存储有运行计算最佳的风力机群同一转速ω_opt的计算机程序，所述计算机程序运行时实现如下步骤：

1)计算各台风力机的功率输出公式：

式(1)中，P_t为风力机输出的功率，A为叶片扫掠面积，ρ为空气密度，V为风速，C_p为风能利用系数，是叶尖速比和桨距角的函数，V为实时风速：

式(2)中，β为桨距角，λ_i为固定符号表达，代表叶尖速比λ和桨距角β相关的一个变量，λ为叶尖速比，表示为：

式(3)中，ω_t为风力机转速，R为叶片长度；

2)考虑到桨距角β＝0时，风力机的风能利用系数C_p最大，故将式(2)中的桨距角β赋值为0，同时通过曲线拟合算法将式(2)简化为如下(4)所示的五次幂多项式：

C_P'(λ)＝a₀+a₁λ+a₂λ²+a₃λ³+a₄λ⁴+a₅λ⁵ (4)

式(4)中，a₀～a₅为拟合多项式的系数；

3)由上述步骤1)、2)可知，M台并联运行的风电机组总输出功率如下：

其中，式(5)中，V_i表示第i台机组的风速；

4)由式(5)可知，当各台风力机处风速已知的情况下，风电机组总输出功率仅与风电机群转速ω_t有关，因此通过对M台风电机组总输出功率求导，求导公式如下：

对上式(6)中的四次五项式求根，即得出最佳的风电机群同一转速ω_opt。