[发明专利]一种低风速下风力发电机组MPPT自适应控制方法

说明书

本发明公开了一种低风速下风力发电机组MPPT(maximum power point tracking)自适应控制方法。通过实验法寻找低风速时风机在标准空气密度下的最优扭矩给定系数，并引入修正机制，在找到最优扭矩给定系数后，当满足最优扭矩给定系数的修正条件时，及时对最优扭矩给定系数进行再修正。通过以上控制方法，实现了不同机型、不同风机的MPPT自适应控制，使风机自动寻找到各自低风速下最优扭矩给定系数，从而提高风机的发电量。

技术领域

本发明属于风力发电主控系统控制技术领域，具体涉及低风速下风力发电机组最大功率点跟踪(MPPT)控制。

背景技术

风机的发电量是风电场考核的重要指标，同样的风速，更多的发电量将产生更大的经济效益。根据最佳叶尖速比法及风机理论，在低风速段，当风机的扭矩T满足： (式中T为风机扭矩，ρ_实际为风机轮毂高度处实际空气密度，ρ_标准为风机标准空气密度，ω为风机转速，K_opt为标准空气密度下最优扭矩给定系数)，风力发电系统可实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)。实际应用时，K_opt通常为风机模型仿真得到的标准空气密度下扭矩给定系数K_仿真，即K_opt＝K_仿真，如图1所示。

受风机模型精度、装配误差、风机老化磨损等影响，通过风机的模型仿真得到的标准空气密度下的扭矩给定系数K_仿真并不能准确反映风机的最优扭矩给定系数K_opt，上述控制方法存在缺陷。

中国专利号为201610828284.2，公开了一种基于风速测量与估计的风电系统MPPT控制装置及方法，风电系统包括永磁直驱风力发电机、整流器、第一电容、第二电容和负载，MPPT 控制装置包括MPPT控制器、风速传感器、温度传感器、气压传感器、转速传感器、电压传感器、电流传感器、DC-DC变换器和驱动模块。上述发明该专利通过遗传-径向基神经网络对风速信号进行估计，并与风速测量信号进行融合作为最终的风速输出信号，提高风速测量的准确性；依托准确的风速测量，当外界环境发生变化时，借助最佳叶尖速比法直接将工作转速调节至最佳风机转速附近，避免了传统爬山法逐步试探的过程，相当于对传统爬山法的改进。

发明内容

为解决背景技术中所述最优扭矩给定系数可能不准确的缺陷，本发明设计一种低风速下风力发电机组MPPT自适应控制方法，通过实验法使风机能自动寻找在标准空气密度下的最优扭矩给定系数，并对能最优扭矩给定系数值进行自修正。

一种低风速下风力发电机组MPPT自适应控制方法，其特征在于：包括如下工作步骤：

步骤1：通过风机的模型仿真得到标准空气密度下扭矩给定系数K_仿真以及最优叶尖速比λ_opt，根据最佳叶尖速比法，由得到风机低风速段不同的风速V_j下的对应的风机转速ω_j，其中，R为风轮半径，j＝1...m，m为≥2的自然数；以设定的步长Δf和上、下扰动数量n对K_仿真进行扰动，得到一系列不同的扭矩给定系数值K_i，满足如下关系 K_i＝K_仿真-(n+1-i)Δf，其中，i＝1...2n+1，n为≥2的自然数；

步骤2：使风机分别在步骤1所述的不同的扭矩给定系数K_i下面并网运行，生成各扭矩给定系数下运行时30秒均值采样的风速-功率曲线，记为历史风速-功率曲线，共计2n+1条；并网运行时，对应低风速下的扭矩输出T_i，满足如下关系其中：ρ_实际为风机轮毂高度处实际空气密度，ρ_标准为风机标准空气密度，ω为风机转速，i＝1...2n+1；