[发明专利]获取变速风力发电机组最大风能的非线性预测控制方法

摘要

本发明公开了一种获取变速风力发电机组最大风能的非线性预测控制方法，包括：引入动态区域来约束发电机转矩的允许范围；确定候选发电机转矩的有限控制集；搜索最优发电机转矩序列；将最优发电机转矩序列的第一个元素作为控制器输出。本发明在变速风力发电机组非线性预测模型的基础上，直接搜索最优发电机转矩序列，使所提出的控制器充分利用较长的预测范围，该方法在最大风能获取方面具有较高的效率和优越的性能。

主权项

1.一种获取大型变速风力发电机组最大风能的非线性预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：S1、引入动态区域来约束发电机转矩的允许范围；S2、确定候选发电机转矩的有限控制集；S3、搜索最优发电机转矩序列；S4、将所述最优发电机转矩序列的第一个元素作为控制器输出；在所述搜索最优发电机转矩序列之前还包括：将长周期T分为n段短周期Δt，变速风力发电机组在特定时间T内获取的风能E为其中，k＝ρπR²/2，ρ是空气密度，R是叶轮半径，C_p1(λ)，c_p2(λ)，...，C_pn(λ)为气动系数，λ为叶尖速比，V₁,V₂,...,V_n表示预测风速平均值；所述风力发电机组获取最大风能的同时要避免超速，即需要满足：其中，E^max为当气动系数最大时获取的最大风能，w是权重系数，则，所述风力发电机组获取最大风能时对应的最优叶轮转速需要满足：其中，w₁,w₂,...,w_n和ω_r1,ω_r2,...,ω_rn分别是短周期内的权重系数和叶轮平均转速，为最大气动系数；对所述风力发电机组获取最大风能时对应的最优叶轮转速需要满足的公式进行求解即是寻找最优叶轮转速ω_rk(k＝1,2,...,n)，预测的叶轮转速ω_rk表示为：其中，λ_k＝ω_rkR/V_k，N是齿轮箱变比，T_gk是第k个周期所需的发电机转矩，Δt表示短周期，J_R表示转子‑发电机组合惯性。