本發(fā)明涉及一種控制方法，具體是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的回路補(bǔ)償增益調(diào)度控制方法。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，能源和環(huán)境問題成為了全世界各國一項(xiàng)亟待解決的問題，可持續(xù)能源的開發(fā)便成為了全世界各國首要的任務(wù)。以煤、石油、天然氣為主的化石能源不止嚴(yán)重短缺，更為重要的是會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，威脅到人類社會的安全和發(fā)展，因此開發(fā)無污染的可再生能源已刻不容緩。在可再生能源領(lǐng)域里，風(fēng)力發(fā)電以其相對低廉的成本消耗得到了快速發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的回路補(bǔ)償增益調(diào)度控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的回路補(bǔ)償增益調(diào)度控制方法，當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速時，風(fēng)電系統(tǒng)的控制器依靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的反力矩讓轉(zhuǎn)速追隨風(fēng)速的改變，尋求最佳的葉尖速比，此時將其視作跟蹤問題來處理；在額定風(fēng)速以上時，系統(tǒng)的變槳距結(jié)構(gòu)開始工作，通過調(diào)節(jié)槳距角，從而限制風(fēng)力機(jī)能量的獲取，進(jìn)而保證風(fēng)力機(jī)輸出圍繞在額定值附近，減小系統(tǒng)的失速負(fù)荷值；變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)是通過變槳距系統(tǒng)控制槳距角b 的變化來實(shí)現(xiàn)的，在低于額定風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率低于額定功率，此時將槳距角設(shè)置為零，則整個機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無異，當(dāng)風(fēng)速變化時，發(fā)電機(jī)的輸出功率也會發(fā)生變化，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于高風(fēng)速區(qū)域時，此時它的輸出功率高于額定功率，變槳距機(jī)構(gòu)便開始工作。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：以水平軸風(fēng)力機(jī)為研究對象，只考慮水平方向的風(fēng)速而忽略三維的風(fēng)向變化對風(fēng)力機(jī)的影響。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠在不同風(fēng)況下設(shè)計出具有強(qiáng)穩(wěn)定性的控制器，使其在低風(fēng)況下能實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最大轉(zhuǎn)換，高風(fēng)況能保持輸出功率的恒定，從而向電網(wǎng)輸送安全可靠的電能。

附圖說明

圖1為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的回路補(bǔ)償增益調(diào)度控制方法的時序圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的回路補(bǔ)償增益調(diào)度控制方法，當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速時，風(fēng)電系統(tǒng)的控制器依靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的反力矩讓轉(zhuǎn)速追隨風(fēng)速的改變，尋求最佳的葉尖速比，此時將其視作跟蹤問題來處理；在額定風(fēng)速以上時，系統(tǒng)的變槳距結(jié)構(gòu)開始工作，通過調(diào)節(jié)槳距角，從而限制風(fēng)力機(jī)能量的獲取，進(jìn)而保證風(fēng)力機(jī)輸出圍繞在額定值附近，減小系統(tǒng)的失速負(fù)荷值；變槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率調(diào)節(jié)是通過變槳距系統(tǒng)控制槳距角b 的變化來實(shí)現(xiàn)的，在低于額定風(fēng)速時，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率低于額定功率，此時將槳距角設(shè)置為零，則整個機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)與定槳距風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無異，當(dāng)風(fēng)速變化時，發(fā)電機(jī)的輸出功率也會發(fā)生變化，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于高風(fēng)速區(qū)域時，此時它的輸出功率高于額定功率，變槳距機(jī)構(gòu)便開始工作；以水平軸風(fēng)力機(jī)為研究對象，只考慮水平方向的風(fēng)速而忽略三維的風(fēng)向變化對風(fēng)力機(jī)的影響。

本發(fā)明的工作原理是：風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)變速控制，其主要目的是使系統(tǒng)在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的同時，能夠通過變速控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得外部風(fēng)輪轉(zhuǎn)動時能夠追蹤風(fēng)速變化，進(jìn)而對整個風(fēng)力機(jī)的輸入功率實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)作用。相較于恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的優(yōu)勢有：(1)當(dāng)處于低風(fēng)速時，它可以在運(yùn)行過程中依據(jù)風(fēng)速的變化來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能的捕獲，提高系統(tǒng)的效率；(2)當(dāng)處于高風(fēng)速時，它可以根據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化來儲存或釋放一些能量，從而輸出更加平穩(wěn)的功率，因此變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將取代恒速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成為風(fēng)力發(fā)電的一個發(fā)展趨勢，被大范圍的應(yīng)用在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中。

變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制是由兩個階段實(shí)現(xiàn)完成的。當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速時，風(fēng)電系統(tǒng)的控制器依靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的反力矩讓轉(zhuǎn)速追隨風(fēng)速的改變，從而尋求最佳的葉尖速比，此時將其視作跟蹤問題來處理；在額定風(fēng)速以上時，系統(tǒng)的變槳距結(jié)構(gòu)開始工作，通過調(diào)節(jié)槳距角，從而限制風(fēng)力機(jī)能量的獲取，進(jìn)而保證風(fēng)力機(jī)輸出圍繞在額定值附近，盡量減小系統(tǒng)的失速負(fù)荷值。要完成上述控制過程，變速風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要依靠兩類控制器，一類是以控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為目標(biāo)的電力電子類控制器；另一類是用于調(diào)節(jié)槳角距的變槳距系統(tǒng)。

根據(jù)理論分析，由于功率與風(fēng)速的立方成正比，因此輸出的功率是不存在極限的。但在實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)電機(jī)組的工作還要受其機(jī)械設(shè)備、物理性能、風(fēng)車承壓能力等等條件的限制，因此，實(shí)際的風(fēng)電機(jī)組輸出功率是有一定的額度限制的。主要體現(xiàn)著以下兩點(diǎn)：1)功率限制，存在于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的所有電路及電力電子器件都有其自身的額定功率，超出了額定功率，該器件便不能繼續(xù)工作；2)轉(zhuǎn)速限制，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的所有旋轉(zhuǎn)部件都存在自身可以承受的最大的機(jī)械強(qiáng)度。

如圖1所示，當(dāng)風(fēng)速為v2 時，發(fā)電機(jī)工作在A2 點(diǎn)，此時發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1200 轉(zhuǎn)/分，而風(fēng)力機(jī)工作點(diǎn)在A1。此時風(fēng)力機(jī)的機(jī)械功率大于電功率，點(diǎn) A1 和點(diǎn) A2 之間的功率差值使轉(zhuǎn)速增大。曲線P 隨轉(zhuǎn)速增大而增大，而目標(biāo)功率也在逐步增大。與此同時，opt風(fēng)力機(jī)的工作點(diǎn)沿曲線v2 的軌跡進(jìn)行變化，當(dāng)工作點(diǎn)A1、A2 都在A3 點(diǎn)處重合時，風(fēng)力機(jī)輸入功率與發(fā)電機(jī)的輸出功率達(dá)到平衡。在風(fēng)速為 v3 時，發(fā)電機(jī)工作在B2 點(diǎn)，風(fēng)力機(jī)工在作Bl 點(diǎn)。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的負(fù)荷比風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械功率大，所以風(fēng)輪得轉(zhuǎn)速會減小。此時發(fā)電機(jī)的功率會因?yàn)轱L(fēng)輪轉(zhuǎn)速的減小沿著P 曲線不斷的變化修正，而風(fēng)力機(jī)的輸出功率也會沿著 v3 曲線改變。同時opt風(fēng)輪功率與發(fā)電機(jī)功率之間的偏差會隨著風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的減小而縮小，最后二者將在B3 點(diǎn)處重合。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個實(shí)施方式僅包含一個獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。