[发明专利]一种用于风力发电机控制系统的风速估算方法

摘要

本发明提供了一种用于风力发电机控制系统的风速估算方法，主要包括理论功率计算模块、反馈功率计算模块和PID控制器三个部分，包括以下步骤：使用测量桨叶角β、测量风轮转速ω、上一次迭代计算出的风速ν，输入至理论功率计算模块中，计算出当前迭代步骤下对应的理论功率P_M；将测量风轮转速ω、测量发电机输出功率P_e输入至反馈功率计算模块中，计算出当前工况下对应的反馈功率P_M^*；使用计算的理论功率P_M减去反馈功率P_M^*得到功率偏差ΔP，将ΔP输入PID控制器后，得到当前迭代计算步骤下的计算风速ν；如此反复迭代，直至计算收敛。本发明通过实时迭代计算出当前风速，可用于测风装置的准确性判断，以及直接最优叶尖速比控制。

主权项

1.一种用于风力发电机控制系统的风速估算方法，用于风速仪故障判断以及最优叶尖速比控制，其特征在于：主要包括理论功率计算模块、反馈功率计算模块和PID控制器三个部分，包括如下步骤：步骤S1：将计算风速ν初始化为50；步骤S2：使用测量装置测量出当前风轮转速ω、桨叶角β、发电机输出功率P_e；步骤S3：将计算风速ν、测量桨叶角β、测量风轮转速ω，输入至理论功率计算模块中，计算出当前迭代步骤下对应的理论功率P_M；步骤S4：将测量风轮转速ω、测量发电机输出功率P_e输入至反馈功率计算模块中，计算出当前工况下对应的反馈功率P_M*；步骤S5：使用计算的理论功率P_M减去反馈功率P_M*可得到功率偏差ΔP，将ΔP输入PID控制器后，即可得到当前迭代计算步骤下的计算风速ν；步骤S6：将步骤S5中计算的风速ν代入步骤S3中，重复步骤S2、S3、S4、S5；步骤S7：重复步骤S6，直至迭代计算收敛；其中，所述的步骤S3中的理论功率P_M的计算包括如下步骤：步骤S31：使用测量风轮转速ω，计算风速ν，风轮半径R，利用公式计算出当前风轮叶尖速比λ；步骤S32：使用测量桨叶角β、步骤S31中计算出的叶尖速比λ，以及机组C_p(λ,β)表，使用线性插值法计算出当前叶尖速比、桨叶角下对应的风能利用系数C_p；步骤S33：使用步骤S32计算出的风能利用系数C_p，当前计算风速ν，风轮半径R，机组运行当地空气密度ρ，利用公式P_M＝1/2C_pρπR²ν³计算出理论功率P_M。