[发明专利]一种基于风机有效跟踪区间的改进最大功率跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，特别是一种基于风机有效跟踪区间的改进最大功率跟踪控制方法。

背景技术

由于风机变速运行可以获得更有效能量输出、降低机械应力、改善电能质量，变速风力发电系统（WPGS）在过去的十年中获得了极大的关注。为了保持最优叶尖速比（TSR）和在不同风速下实现最大风能捕获，变速WPGS需要相应地调整转子速度。

以往的研究主要集中在以下类型的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，即TSR控制，最优转矩（OT）控制，功率信号反馈（PSF）控制和爬山搜索（HCS）控制（也成为扰动观察控制）。并且，一些人工智能方法，如神经网络，模糊逻辑和神经模糊控制也已被引入到MPPT控制中。在上述的MPPT控制中，OT和PSF控制在大中型WPGSs中已得到实际并广泛地应用。它们根据风机测得的风轮转速和预设的最大转矩（或功率）曲线，调节发电机转矩（或有功功率）。从本质上讲，在OT和PSF控制中，仅考虑了由最大扭矩（或功率）曲线定义的不同风速的稳态工作点，而忽略了风机的动态特性和MPPT的动态过程。

为了提高OT控制的MPPT效率，美国国家可再生能源实验室的L.J.Fingersh和P.W.Carlin首次提出了利用发电机电磁转矩帮助风机加速或减速的改进思路。基于这种方法，几种改进OT控制被提出，包括最佳跟踪转子（OTR）控制、降低扭矩增益（DTG）控制、自适应转矩控制和自适应补偿控制。这些方法通过调整转矩曲线使得更多的风能可以被捕获，从而实现风力发电机组的快速响应。

OTR和自适应补偿控制通过降低（或增加）发电机电磁转矩来使得风轮转速快速升高（或降低），但这两种方法必须测量或估算风机机械转矩。考虑到风中可获得能量与风速立方成正比，DTG和自适应控制应用了以放弃部分低风速段的转速跟踪效果换取高风速段的高风能捕获效率的控制思想，这种改进尽管可以避免机械转矩的测量或估计，但只提高风机的加速性能，而降低了减速性为代价。

因此，现有各种MPPT控制方法，在风机的动态性能和跟踪效果方面仍有待进一步提高。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于风机有效跟踪区间的改进最大功率跟踪控制方法，该方法能提高风能捕获效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于风机有效跟踪区间的改进最大功率跟踪控制方法，以基于收缩跟踪区间的最优转矩控制方法为基础，通过跟踪风能集中分布区，周期性地调整风机有效跟踪区间及起始发电转速，从而实现最大功率点跟踪控制，所述基于收缩跟踪区间的最优转矩控制方法所用公式为：

Mω.=Tm(v,ω)-Te(ω)]]>

Tm(v,ω)=0.5ρπR5Cp(λ)λ3ω2]]>