[发明专利]演化风速计算方法及基于该方法的前馈统一变桨控制方法

权利要求书

1.一种演化风速计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过设于风电场内预定位置的激光雷达测风仪测量相应位置的风速数据；

S2、根据已知风演化模型提取风速时间信息，求得已知风演化模型对应的时间信息函数；

所述步骤S2具体包括如下：

如下为已知的一种风演化模型：

式中，v为当前位置x方向的风速大小；v_∞为无穷远处的风速大小；a为风力机轴向诱导系数，此处取a＝1/10；κ为叶轮前相对距离，κ＝x/R，R为叶轮半径；

构建以大气溶胶粒子位移x为因变量，时间t为自变量的微分方程，即令：x＝y，v＝y′，则上式变为：

再令：

其中，G′(y)为时间信息函数的导数，G(y)为时间信息函数；

则原方程可化为：

给出其一个解析解G(y)＝v_∞t；

当解析解无法计算或不能用初等函数表示时，给出一个数值解：

G(y)＝v_∞(n)t(n) (5)

在v_∞给定的情况下，风速从选定位置到叶轮前方某位置过程中，位置与所需的时间t(n)的函数关系，该过程中风速是不断衰减的，选定位置与解的常数选择有关，其解不唯一；无论选定位置如何设置，风速在两固定点之间经过的时间是不变的，此处称G(y)为这个风演化模型的时间信息函数；

S3、根据已知风演化模型得出测量点风速和无穷远处风速，并结合时间信息函数得出任意时刻风速的时移信息；

S4、通过风速的时移信息和计算所得的时间信息函数值，求出风力机叶轮中心处的风速时间序列；

S5、根据风力机叶轮中心处的风速时间序列判断是否产生风速混叠现象，若产生了风速混叠现象，则进行风速统一化处理，然后得到施加在风力机叶轮中心处的时间与风速一一对应的风速时间序列；否则，无需任何处理。

2.根据权利要求1所述的演化风速计算方法，其特征在于，步骤S1中，所述预定位置包括：

对于海上风电场，安装位置为选定风电机组的机舱或转轴上，或相邻风电机组之间的海面漂浮平台上；

对于陆上风电场，安装位置为选定风电机组的机舱或转轴上，或相邻风电机组之间的地面上。

3.根据权利要求2所述的演化风速计算方法，其特征在于，步骤S1中，所述激光雷达测风仪测量相应位置的风速数据包括：位于风电机组的机舱或转轴上的激光雷达测风仪测量叶轮平面前方中心或非中心的风速随时间变化序列；或者，位于地面或海面上的激光雷达对于风轮前方任意扫截面内某点的风速随时间变化序列。

4.根据权利要求1所述的演化风速计算方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下：

式中，n为序列标号取整数，x₀为所选取的测量距离，v_x0(n)为x₀处的风速测量序列，其对应无穷远处的风速为v_∞(n)；

其对应到达叶轮中心时移为：

式中，t_ori(n)为雷达监测时间，t(n)为x₀处风速到达风轮中心的计算值。

5.根据权利要求4所述的演化风速计算方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

得出时移信息t_ori(n)+t(n)后，其对应的叶轮中心处风速值为(1-a)v_∞(n)，则风力机叶轮中心处的风速时间序列为：

[t_ori(n)+t(n),(1-a)v_∞(n)] (8)。