[发明专利]考虑湍流风速对转速恢复影响的风机惯性响应控制方法及系统

权利要求书

1.一种考虑湍流风速对转速恢复影响的风机惯性响应控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，获取风机的结构参数和气动参数；所述结构参数包括风轮半径R、电磁转矩上限T_lim、转速下限ω_min，所述气动参数包括空气密度ρ，最优叶尖速比λ_opt、最大风能利用系数C_pmax、风机的实时转速ω_r、平均风速v以及电网频率偏差；

步骤2，检测电网频率偏差是否超过死区，若没有，则启动最大功率点跟踪控制，否则风机启动惯性响应控制，转入步骤3；

步骤3，电磁功率设定模式选为频率支撑模式，转入步骤4；频率支撑模式采用基于限转矩的电磁功率设定，形式如下：

式中，ω_r0为惯性响应控制启动前的风轮转速，为最大功率点跟踪控制下的最优增益系数，T_lim为风机电磁转矩上限，ω_min为转速下限；

步骤4，根据风机的实际转速判断是否满足频率支撑终止条件，若满足，转入步骤5，否则，转入步骤3；频率支撑终止条件为：

|Δω_r|＜γ

式中，Δω_r为两个连续控制周期内风轮转速变化量，γ为收敛阈值；

步骤5，将频率支撑结束时的转速作为判断转速恢复状态的基准转速的初始值，之后转入步骤6；

步骤6，根据风机的实际转速选择转速恢复阶段的电磁功率设定模式：若将更新为当前转速，同时电磁功率设定选择风轮加速模式，否则电磁功率设定选择风机镇定模式，之后转入步骤7；所述风轮加速模式对应的电磁功率指令P_e.ref设定形式为：

式中，C_p(λ_sub)为λ_sub对应的风能利用系数；

所述风机镇定模式对应的电磁功率指令P_e.ref设定形式为：

式中，K_sub为次优功率曲线系数，其计算公式为：

步骤7，根据风机的实际转速判断是否满足预设转速恢复终止条件，若满足，风机启动最大功率点跟踪控制，否则，转入步骤6；

所述转速恢复终止条件为：

式中，为下风机最大功率点对应转速。

2.用于实现权利要求1 所述方法的考虑湍流风速对转速恢复影响的风机惯性响应控制系统，其特征在于，所述系统包括依次执行的：

风机参数获取模块，用于获取风机的结构参数和气动参数；所述结构参数包括风轮半径R、电磁转矩上限T_lim、转速下限ω_min，所述气动参数包括空气密度ρ，最优叶尖速比λ_opt、最大风能利用系数C_pmax、风机的实时转速ω_r、平均风速v以及电网频率偏差；

惯性响应控制启动模块，用于实时检测电网频率偏差是否超过死区，若超过，风机启动惯性响应控制，之后转入频率支撑阶段电磁功率设定模块，否则，风机启动最大功率点跟踪控制；

频率支撑阶段电磁功率设定模块，用于将电磁功率设定模式选为频率支撑模式，转入第一判断模块；

第一判断模块，用于根据风机的实际转速判断是否满足频率支撑终止条件，若满足，转入基准转速初始化模块，否则，转入频率支撑阶段电磁功率设定模块；

基准转速初始化模块，用于将频率支撑结束时的转速作为判断转速恢复状态的基准转速的初始值，之后转入转速恢复阶段电磁功率设定模式选择模块；

转速恢复阶段电磁功率设定模式选择模块，用于根据风机的实际转速选择电磁功率设定模式：若将更新为当前转速，同时电磁功率设定选择风轮加速模式，否则电磁功率设定选择风机镇定模式，之后转入第二判断模块；

第二判断模块，用于根据风机的实际转速判断是否满足预设转速恢复终止条件，若满足，风机启动最大功率点跟踪控制，否则，转入转速恢复阶段电磁功率设定模式选择模块。