技術(shù)特征：

1.一種考慮變化湍流風(fēng)況的風(fēng)力機自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對第1、2個迭代周期的轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)進行初始化，并計算相應(yīng)周期的平均風(fēng)能捕獲效率P_favg和功率損失量P_loss的值；

步驟2、設(shè)置迭代周期k＝k+1，并進入下一個迭代周期；

步驟3、在第k周期的開始時，確定代表湍流狀況的變化趨勢的變量η_loss值，若η_loss超過其閾值則設(shè)ΔK_d(k)＝0，并進入步驟5，否則，進入步驟4；

步驟4、判斷ΔK_d(k-1)是否等于0，若ΔK_d(k-1)≠0，則計算確定ΔK_d(k)，否則繼續(xù)開始自適應(yīng)搜索，并設(shè)置ΔK_d(k)＝ΔK_dⁱⁿⁱ，其中ΔK_dⁱⁿⁱ為初始擾動量；

步驟5、設(shè)置轉(zhuǎn)矩增益值K_d(k)＝K_d(k-1)+ΔK_d(k)；

步驟6、利用轉(zhuǎn)矩增益值為K_d(k)的控制器控制風(fēng)力機進行第k周期的運行，同時，估計實時風(fēng)速和測量發(fā)電機轉(zhuǎn)速并儲存，獲得電磁轉(zhuǎn)矩T_em；

步驟7、判斷第k周期是否運行結(jié)束，若結(jié)束，利用估計的風(fēng)速和測量的發(fā)電機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速計算得到平均風(fēng)能捕獲效率P_favg(k)和功率損失量P_loss(k)，并進入步驟2；否則，繼續(xù)運行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮變化湍流風(fēng)況的風(fēng)力機自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，步驟1對第1、2個迭代周期的轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)進行初始化的具體步驟為：

步驟1-1、第一個迭代周期即k＝1時：設(shè)置初始轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)為K_d(1)，并在運行周期結(jié)束時，計算第一個周期的平均風(fēng)能捕獲效率P_favg(1)和第一個周期的功率損失量P_loss(1),其中，K_opt為最優(yōu)轉(zhuǎn)矩增益系數(shù)，其計算公式為

$K_{opt}=0.5{\mathrm{\ρ\πR}}^5{C}_p^{\max }/{\mathrm{\λ}}_{opt}^3$

式中，ρ為空氣密度，R為風(fēng)力機風(fēng)輪半徑，為最佳葉尖速對應(yīng)的風(fēng)機風(fēng)能捕獲系數(shù)的最大值，λ_opt為最佳葉尖速比；

第一個周期的平均風(fēng)能捕獲效率P_favg(1)和第一個周期的功率損失量P_loss(1)的計算公式分別為：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{favg}\left(1\right)=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{cap}\left(i\right)/\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{wy}\left(i\right)\\ P_{cap}=n_g{T}_{em}{\mathrm{\ω}}_r+J_t{\mathrm{\ω}}_r{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_r\\ P_{wy}=0.5{\mathrm{\ρ\πR}}^2{v}^3{\cos }^3\mathrm{\ψ}\end{array}\right.$

式中，n為一個運行周期內(nèi)的采樣次數(shù)，T_em為發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩，J_t為風(fēng)力機的總轉(zhuǎn)動慣量，為風(fēng)輪加速度，v為風(fēng)速值，ψ為偏航誤差；

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{loss}\left(1\right)=\left(\frac{3\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{\stackrel{\‾}{v}}}{1+3\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{\stackrel{\‾}{v}}}\right)\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{eff}{\mathrm{\τ}}^2}{1+{\mathrm{\ω}}_{eff}{\mathrm{\τ}}^2}\right)\\ \mathrm{\τ}=\frac{J_t}{3}\·\frac{{\mathrm{\ω}}_{rated}}{T_{rated}}\·\frac{v_{rated}}{\stackrel{\‾}{v}}\\ {\mathrm{\ω}}_{eff}=\frac{1}{\mathrm{\σ}}\sqrt{\frac{1}{n}\Σ{\left(\left|\frac{\mathrm{\Δ}v}{\mathrm{\Δ}t}\right|\right)}^2}\end{array}\right.$

式中，Δt為風(fēng)速的采樣間隔，Δv為風(fēng)速變化值，ω_rated和T_rated為額定風(fēng)輪轉(zhuǎn)速和額定風(fēng)速v_rated下的氣動轉(zhuǎn)矩，τ為風(fēng)輪時間常數(shù)，為平均風(fēng)速，σ為湍流標(biāo)準(zhǔn)差，ω_eff為湍流頻率；

步驟1-2、第二個迭代周期即k＝2時：利用K_d的初始擾動量為獲得并在運行周期結(jié)束時，計算第二個周期的平均風(fēng)能捕獲效率P_favg(2)和第二個周期的功率損失量P_loss(2)，其計算公式分別為：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{favg}\left(2\right)=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{cap}\left(i\right)/\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{wy}\left(i\right)\\ P_{cap}=n_g{T}_{em}{\mathrm{\ω}}_r+J_t{\mathrm{\ω}}_r{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_r\\ P_{wy}=0.5{\mathrm{\ρ\πR}}^2{v}^3{\cos }^3\mathrm{\ψ}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{loss}\left(2\right)=\left(\frac{3\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{\stackrel{\‾}{v}}}{1+3\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{\stackrel{\‾}{v}}}\right)\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{eff}{\mathrm{\τ}}^2}{1+{\mathrm{\ω}}_{eff}{\mathrm{\τ}}^2}\right)\\ \mathrm{\τ}=\frac{J_t}{3}\·\frac{{\mathrm{\ω}}_{rated}}{T_{rated}}\·\frac{v_{rated}}{\stackrel{\‾}{v}}\\ {\mathrm{\ω}}_{eff}=\frac{1}{\mathrm{\σ}}\sqrt{\frac{1}{n}\Σ{\left(\left|\frac{\mathrm{\Δ}v}{\mathrm{\Δ}t}\right|\right)}^2}\end{array}\right..$

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮變化湍流風(fēng)況的風(fēng)力機自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，步驟3中代表湍流狀況的變化趨勢的變量η_loss的計算方法為：

${\mathrm{\η}}_{loss}=\frac{P_{loss}(k-2)-P_{loss}(k-1)}{P_{loss}(k-2)}.$

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮變化湍流風(fēng)況的風(fēng)力機自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，步驟4中ΔK_d(k)的計算公式為：

ΔK_d(k)＝γsign[ΔK_d(k-1)]sign[P_favg(k-1)-P_favg(k-2)]|P_favg(k-1)-P_favg(k-2)|^1/2

式中，γ為搜索步長，P_favg(k)為第k周期的平均風(fēng)能捕獲效率。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮變化湍流風(fēng)況的風(fēng)力機自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，步驟6中發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩為：

$T_{em}=\frac{K_d}{n_g}{{\mathrm{\ω}}_r}^2-(n_g{D}_g+\frac{D_r}{n_g}){\mathrm{\ω}}_r$

式中，n_g為風(fēng)力機齒輪箱傳動比，ω_r為風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，D_g和D_r為風(fēng)輪與發(fā)電機的阻尼系數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮變化湍流風(fēng)況的風(fēng)力機自適應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于，步驟7中的平均風(fēng)能捕獲效率P_favg(k)和功率損失量P_loss(k)的計算公式分別為

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{favg}\left(k\right)=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{cap}\left(i\right)/\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{P}_{wy}\left(i\right)\\ P_{cap}=n_g{T}_{em}{\mathrm{\ω}}_r+J_t{\mathrm{\ω}}_r{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_r\\ P_{wy}=0.5{\mathrm{\ρ\πR}}^2{v}^3{\cos }^3\mathrm{\ψ}\end{array}\right.$

$\left\{\begin{array}{c}{P}_{loss}\left(k\right)=\left(\frac{3\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{\stackrel{\‾}{v}}}{1+3\frac{{\mathrm{\σ}}^2}{\stackrel{\‾}{v}}}\right)\left(\frac{{\mathrm{\ω}}_{eff}{\mathrm{\τ}}^2}{1+{\mathrm{\ω}}_{eff}{\mathrm{\τ}}^2}\right)\\ \mathrm{\τ}=\frac{J_t}{3}\·\frac{{\mathrm{\ω}}_{rated}}{T_{rated}}\·\frac{v_{rated}}{\stackrel{\‾}{v}}\\ {\mathrm{\ω}}_{eff}=\frac{1}{\mathrm{\σ}}\sqrt{\frac{1}{n}\Σ{\left(\left|\frac{\mathrm{\Δ}v}{\mathrm{\Δ}t}\right|\right)}^2}\end{array}\right..$