[发明专利]基于误差补偿模型的风电机组最大风能捕获控制方法

摘要

基于误差补偿模型的风电机组最大风能捕获控制方法首先建立稳定运行时测量风速与转速偏差的误差补偿模型，通过实时检测风速，获得当前时刻风速下转速偏差，迭加到风力机期望最佳转速，作为风力机转速控制给定值，进而计算发电机有功功率指令，控制机组输出功率。同时，当风力机转速接近给定值时，以实时检测的风力机转速作为风力机转速控制给定值，控制发电机达到稳定运行，实现最大风能捕获。该方法能够使风力机快速跟踪风速变化，并通过误差补偿弥补因风速测量误差造成计算的转速设定值偏差，同时在接近稳定时，以实际转速计算功率给定值，保证风力机输出功率沿最佳功率曲线，实现最大风能的快速跟踪。

主权项

1.一种基于误差补偿模型的风电机组最大风能捕获控制方法，其特征在于该方法采用误差补偿策略，修正风力机最佳转速的给定值，进而计算发电机有功功率指令，控制机组输出功率，实现最大风能捕获，具体实现步骤如下：1)首先通过风速仪测得风电机组N个稳态运行点对应的风速V_i，i＝1，2，…，N，根据风力机最佳叶尖速比λ_opt计算各稳态运行点风力机期望最佳转速R为风力机风轮半径，同时通过转速传感器，测得风力机在N个稳态运行点实际的转速ω_wi，计算实际转速与期望最佳转速之间的偏差e_i＝ω_wi-(ω_opt)_i，根据N个稳态运行点风速V_i和对应的转速偏差e_i，采用多项式拟合方法得到转速偏差-风速关系模型：e=Σj=13ajVj]]>式1式中a_j为拟合多项式系数，j为多项式阶次，j＝1，2，3；2)风电机组运行时，通过风速仪实时测量风速V，根据期望最佳转速计算公式和转速偏差-风速函数关系式1，分别获得当前时刻风速下，风力机期望最佳转速ω_opt和转速偏差e，并定义两者之和为风力机转速控制给定值：ω^*＝ω_opt+e                       式23)根据风力机最佳功率曲线计算出当前时刻输出机械功率给定值P_mec^*：Pmec*=12ρACpmax(Rλopt)3(ω*)3=Kopt(ω*)3]]>式3由双馈发电机的功率关系，按照下式计算出发电机有功功率指令P^*：P*=Pmec*1-s-ΔP=Kopt(ω*)31-s-ΔP]]>式4式中，为具有最大风能利用系数的比例系数，ρ为空气密度，A为风轮扫风平面面积，C_p max为最大风能利用系数，s为发电机转差率，ΔP为功率损耗，发电机根据有功功率指令P^*实现最大风能的追踪和捕获；4)实时测量风力机转速ω_w，并与转速控制给定值ω^*比较，当|ω^*-ω_w|≤10％ω^*时，即风力机转速接近给定值，此时以实时检测的风力机转速ω_w替换式4中ω^*，计算发电机有功功率指令，控制发电机达到稳态运行。