[发明专利]基于雷达前馈控制的风电调频载荷优化控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于雷达前馈控制的风电调频载荷优化控制方法，其特征在于，包括：

获取风速的大小和方向；

基于雷达前馈控制分析所获取风速的大小和方向，得到风电机组的前馈桨距角；

根据所获取的风速大小和方向对所得到的前馈桨距角进行桨距角的实时反馈，调整风电机组的变桨角度，完成风电机组的调频载荷优化控制；

通过增加风电机组叶轮桨距角来控制风电机组的有功功率输出，使其低于最大功率输出追踪运行模式下的功率输出，将有功功率输出的差额部分作为备用功率来支撑电网频率的调整过程，通过控制变桨距角来实现风电机组的调频控制；

根据所获取的风速大小和方向获取风电机组的转速，得到风电机组的实时桨距角；利用所得到的风电机组的实时桨距角对所得到的风电机组的前馈桨距角进行实时反馈调节，通过调整风电机组的变桨角完成风电机组调频载荷的优化控制。

2.如权利要求1中所述的一种基于雷达前馈控制的风电调频载荷优化控制方法，其特征在于，通过设置在风电机组机舱上的激光雷达测风仪获取各束激光测量位置点风速的大小和方向，基于对各束激光测量反馈所得到的风速进行叶轮等效风速估计，即将风速转换成叶轮平面的平均风速，即得到风电机组叶轮的风速，即风电机组叶轮风速的大小和方向。

3.如权利要求1中所述的一种基于雷达前馈控制的风电调频载荷优化控制方法，其特征在于，在所述基于雷达前馈控制分析所获取风速的大小和方向之前，简化风电机组中各个结构部件的力学模型，构建用于表征风机叶轮变桨速率与风电机组结构部件载荷特性之间关系的风电机组线性模型；所述风电机组线性模型的状态方程为：其中，M_r表示风机叶轮转矩，Ω_r表示风机叶轮转速，J表示风机的转动惯量。

4.如权利要求3中所述的一种基于雷达前馈控制的风电调频载荷优化控制方法，其特征在于，叶轮根部摆振弯矩、挥舞弯矩与风速、桨距角之间的关系可以表示为：

其中，M_zi表示第i个叶轮的挥舞弯矩；F_xi表示第i个叶轮挥舞方向受力；M_xi表示第i个叶轮的摆振弯矩；F_zi表示第i个叶轮摆振方向受力；h_Mz，h_Fx，h_Mx，h_Fz，k_Mz，k_Fx，k_Mx，k_Fz表示工作点附近线性化处理后的系数，即：

叶轮的气动力矩T_a、轴向力F_a、塔筒俯仰弯矩M_tilt、塔筒倾覆弯矩M_roll为：

其中，φ_i表示第i个叶轮的叶轮方位角；T_a表示叶轮气动力矩；F_a表示叶轮轴向力；M_tilt表示塔筒俯仰弯矩；M_roll表示塔筒倾覆弯矩。

5.如权利要求1中所述的一种基于雷达前馈控制的风电调频载荷优化控制方法，其特征在于，基于雷达前馈控制设置雷达信号的超前预测时间和低通滤波参数，结合所获取风速的大小和方向，通过频域分析和卡尔曼滤波计算出风机叶轮中心位置处的风速大小和风速方向，得到风电机组的前馈桨距角。