[发明专利]一种风力发电机组等效气动模型实现方法

权利要求书

1.一种风力发电机组等效气动模型实现方法，其特征在于，所述等效气动模型实现方法至少包括如下步骤：

步骤S1：获取风力发电机组关键输入参数；

步骤S2：建立风力发电机组机械模型，并计算风轮输出的气动转矩T_aer(e)；

步骤S3：完成单个运行点的目标风速υ_e的计算；

所述步骤S3中，单个运行点的目标风速计算过程包括：

步骤S3-1：构建目标风速求解函数g(λ)；

所述目标风速求解函数g(λ)是指建立当桨距角β＝β_m时，以叶尖速比λ为自变量的函数，g(λ)按下式定义，即

g(λ)＝|Ct(λ,β_m)-kλ²|

式中，k为无量纲系数，应按下式计算，即

式中，ω_r为风轮转速，R为风轮半径，ρ为空气密度；

步骤S3-2：计算使得求解函数g(λ)取得最小值的叶尖速比λ_f；

所述步骤S3-2中，

基于计算转矩系数查找表Ct对于叶尖速比λ的划分，从所划分的叶尖速比下限λ_min开始，依次递增划分间隔Δλ计算各划分点对应的g(λ)函数值，直至达到所划分的叶尖速比上限λ_max结束，并选取使g(λ)取得最小值的叶尖速比λ_f作为λ_e，即

λ_e＝λ_f

式中，λ_f满足：当λ＝λ_f(λ_min≤λ≤λ_max)时，使得g(λ)取得最小值；

步骤S3-3：计算单个运行点的目标风速υ_e；

所述步骤S3-3中，计算单个运行点的目标风速υ_e，

使用叶尖速比λ_e，风轮转速ω_r和风轮半径R，计算相应运行点的目标风速υ_e，即：

υ_e＝Rω_r/λ_e；

步骤S4：重复步骤S1至S3，完成各运行点的目标风速υ_e的计算，从而获取目标风速序列υ_e(t)；

步骤S5：基于风力发电机组风轮转矩系数表Ct和目标风速序列υ_e(t)获得风力发电机组等效气动模型。

2.如权利要求1所述的一种风力发电机组等效气动模型实现方法，其特征在于，所述叶尖速比λ的划分范围为[0,20]，即λ_min＝0，λ_max＝20，划分间隔Δλ＝0.1-0.01。

3.如权利要求1所述的一种风力发电机组等效气动模型实现方法，其特征在于，所述步骤S1中，

所述关键输入参数是指风力发机组设计和/或实测参数；

设计参数至少包括：风力发电机组风轮转动惯量J_r、转矩系数表Ct、发电机转动惯量J_g和齿轮箱变速比N_gb；

实测参数至少包括：风力发电机组风轮转速ω_r、桨距角β_m，发电机转速ω_g，发电机电磁转矩T_g，空气密度ρ；

且，当设计参数有对应实测参数值时，采用实测参数值。

4.如权利要求3所述的一种风力发电机组等效气动模型实现方法，其特征在于，所述步骤S2中，风力发电机组机械模型是指基于实际风力发电机组相关参数建立的运动方程。

5.如权利要求4所述的一种风力发电机组等效气动模型实现方法，其特征在于，所述机械模型采用两质量块模型，采用如下式定义：

式中，T_ls为低速轴转矩，T_lf为低速轴损耗转矩，T_hs为高速轴转矩，T_hf为高速轴损耗转矩，T_g为发电机电磁转矩。